Ранние летательные аппараты: от мифов к первым полётам.

Введение

Самолеты, разработанные до появления современных самолетов. Ранние летательные аппараты включают в себя все виды воздушных судов, которые изучались или строились до разработки современного самолета к 1910 году. История современного полета начинается более чем за столетие до первого успешного пилотируемого самолета, а самые ранние попытки создания летательных аппаратов – за тысячи лет до этого.

Легенды

В некоторых древних мифологиях встречаются легенды о людях, использующих летательные устройства. Один из самых ранних известных примеров – греческая легенда о Дедале; в версии Овидия Дедаль скрепляет перья нитью и воском, чтобы создать подобие крыльев птицы. Другие древние легенды включают в себя индийский летающий дворец или колесницу Вимана, библейскую колесницу Иезекииля, ирландский рот-рамах, построенный слепым друидом Мугом Руитом и Симоном Магом, различные истории о волшебных коврах, а также мифического британского короля Бладуда, который создавал летающие крылья. Летающий трон Кая Кавуса был легендарным аппаратом, приводимым в движение орлом, построенным мифическим шахом Персии Каем Кавусом, и использовался для полётов до самого Китая.

Ранние попытки

Согласно Аулу Геллию, древнегреческий философ, математик, астроном, государственный деятель и стратег Архит (428–347 до н.э.) был известен тем, что спроектировал и построил первое искусственное самоходное летательное устройство – модель в форме птицы, приводимую в движение струей, предположительно пара, и, как сообщается, пролетевшую около 200 метров примерно в 400 году до н.э. По словам Геллия, эта машина, которую ее изобретатель назвал «Голубь» (др.-греч. Περιστέρα "Peristera"), подвешивалась на проволоке или оси для своего «полета» и приводилась в действие «скрытой аурой или духом». Впоследствии некоторые пытались создавать летательные аппараты, такие как крылья, похожие на птичьи, и летать, спрыгивая с башни, холма или скалы. В этот ранний период физические принципы подъёмной силы, стабильности и управления не были поняты, и большинство попыток заканчивались серьезными травмами или смертью. В I веке н.э. китайский император Ван Манг нанял разведчика, которого обвязали птичьими перьями; утверждается, что он спланировал около 100 метров. В 559 году н.э. Юань Хуантоу, как говорят, благополучно приземлился после принудительного прыжка с башни. Андалузский ученый Аббас ибн Фирнас (810–887 гг. н.э.), по сообщениям, совершил планирование в Кордове, Испания, покрыв свое тело перьями грифа и прикрепив два крыла к рукам. Об этой попытке сообщил алжирский историк XVII века Ахмед Мохаммед аль-Маккари, связав ее с поэмой IX века, написанной одним из придворных поэтов Мухаммеда I Кордобского. Аль-Маккари утверждал, что Фирнас пролетел некоторое расстояние, прежде чем приземлиться с травмами, которые были приписаны отсутствию у него хвоста (как птицы используют для посадки). Историк Линн Таунсенд Уайт-младший пришел к выводу, что ибн Фирнас совершил первый успешный полет в истории. efn|"Впрочем, аль-Маккари цитирует современное стихотворение Му'мина ибн Саида, придворного поэта Кордовы при Мухаммеде I (ум. 886 г. н.э.), которое, по-видимому, относится к этому полету и имеет большую доказательную ценность, поскольку Му'мин не любил ибн Фирнаса: он критиковал одну из его метафор и не одобрял его искусственный гром. Хотя доказательства немногочисленны, мы должны заключить, что ибн Фирнас был первым человеком, успешно совершившим полет, и что он имеет приоритет над Эйлмером в этом отношении." В 549 году н.э. воздушный змей из бумаги был использован для передачи сообщения во время спасательной операции. Древние и средневековые китайские источники перечисляют другие способы использования воздушных змеев для измерения расстояний, проверки ветра, подъема людей, подачи сигналов и связи в военных целях. После появления в Индии воздушный змей эволюционировал в боевого змея. Традиционно это небольшие, неустойчивые однолинейные плоские змеи, где для управления используется только натяжение лески, а абразивная леска используется для перерезания других змеев. Воздушные змеи также распространились по всей Полинезии, вплоть до Новой Зеландии. Антропоморфные воздушные змеи, сделанные из ткани и дерева, использовались в религиозных церемониях для отправки молитв богам. К 1634 году воздушные змеи достигли Запада, и иллюстрация ромбовидного воздушного змея с хвостом появилась в книге Бейта «Тайны природы и искусства».

According to Aulus Gellius, the Ancient Greek philosopher, mathematician, astronomer, statesman, and strategist Archytas (428–347 BC) was reputed to have designed and built the first artificial, self propelled flying device, a bird shaped model propelled by a jet of what was probably steam, said to have actually flown some 200 metres around 400 BC. According to Gellius, this machine, which its inventor called The Pigeon (Greek: Περιστέρα "Peristera"), was suspended on a wire or pivot for its "flight" and was powered by a "concealed aura or spirit". Eventually some tried to build flying devices, such as birdlike wings, and to fly by jumping off a tower, hill, or cliff. During this early period physical issues of lift, stability, and control were not understood, and most attempts ended in serious injury or death. In the 1st century AD, Chinese Emperor Wang Mang recruited a specialist scout to be bound with bird feathers; he is claimed to have glided about 100 meters. In 559 AD, Yuan Huangtou is said to have landed safely from an enforced tower jump. The Andalusian scientist Abbas ibn Firnas (810–887 AD) reportedly made a glide in Córdoba, Spain, covering his body with vulture feathers and attaching two wings to his arms. The flight attempt was reported by the 17th century Algerian historian Ahmed Mohammed al Maqqari, who linked it to a 9th century poem by one of Muhammad I of Córdoba's court poets. Al Maqqari stated that Firnas flew some distance, before landing with some injuries, attributed to his lacking a tail (as birds use to land). The historian Lynn Townsend White, Jr. concluded that ibn Firnas made the first successful flight in history. efn|"Yet al Maqqari cites a contemporary poem by Mu'min b. Said, a minor court poet of Cordoba under Muhammad I (d. 886 A. D.), which appears to refer to this flight and which has the greater evidential value because Mu'min did not like b. Firnas: he criticized one of his metaphors and disapproved his artificial thunder. Although the evidence is slender, we must conclude that b. Firnas was the first man to fly successfully, and that he has priority over Eilmer for this honor." In 549 AD, a kite made of paper was used as a message for a rescue mission. Ancient and medieval Chinese sources list other uses of kites for measuring distances, testing the wind, lifting men, signalling, and communication for military operations. After its introduction into India, the kite further evolved into the fighter kite. Traditionally these are small, unstable single line flat kites where line tension alone is used for control, and an abrasive line is used to cut down other kites. Kites also spread throughout Polynesia, as far as New Zealand. Anthropomorphic kites made from cloth and wood were used in religious ceremonies to send prayers to the gods. By 1634, kites had reached the West, with an illustration of a diamond kite with a tail appearing in Bate's Mysteries of nature and art.

Стрелки-пауки

Считается, что в древнем Китае люди, несущие воздушных змеев, широко использовались как в гражданских, так и в военных целях, а иногда и в качестве наказания. Рассказы о людях, несущих воздушных змеев, встречаются также в Японии после появления воздушных змеев из Китая примерно в VII веке нашей эры. Говорят, что в Японии когда-то существовал закон, запрещающий носить воздушных змеев. Бамбуковый вертолет приводится в движение вращением палочки, прикрепленной к ротору. Вращение создает подъемную силу, и игрушка летает при отпускании. В книге философа Ге Хонга "Баопузи" (Мастер, обнимающий простоту), написанной около 317 года, описывается апокрифическое использование возможного ротора в летательных аппаратах: "Некоторые делали летающие повозки [feiche 飛車] из древесины сердцевины дерева зизифуса, используя воловью кожу (ремни), прикрепленные к возвращающимся лопастям, чтобы привести машину в движение". Аналогичные "moulinet à noix" (ротор на орехе), а также игрушки с четырьмя лопастями появились в Европе в XIV веке.

Горячевоздушные шары

С древних времен китайцы понимали, что тёплый воздух поднимается вверх, и применили этот принцип к небольшому аэростату, известному как небесный фонарь. Небесный фонарь состоит из бумажного шара, под которым или внутри которого помещена небольшая лампа. Небесные фонари традиционно запускают для развлечения и во время праздников. По словам Джозефа Нидэма, такие фонари были известны в Китае с III века до нашей эры. Их военное применение приписывают генералу Чжугэ Ляну, который, как считается, использовал их для устрашения вражеских войск. Существуют свидетельства того, что китайцы также "решили проблему воздушной навигации", используя аэростаты, за сотни лет до XVIII века.

Возрождение

В конечном итоге некоторые исследователи начали открывать и определять основы научного проектирования летательных аппаратов. Аппараты с двигателями приводились в действие либо мускульной силой человека, либо металлической пружиной. В своей книге 1250 года «De mirabili potestate artis et naturae» («Тайны искусства и природы») англичанин Роджер Бэкон предсказал будущие конструкции воздушного шара, наполненного неким неуказанным эфиром, а также орнитоптера с ручным приводом, утверждая, что знает изобретателя последнего.

Леонардо да Винчи

Леонардо да Винчи много лет изучал полет птиц, рационально анализируя его и предвосхищая многие принципы аэродинамики. Он понял, что "объект оказывает столько же сопротивления воздуху, сколько воздух – объекту", предвосхищая третий закон движения Исаака Ньютона (опубликован в 1687 году). С конца XV века Леонардо писал и делал множество эскизов летательных машин и механизмов, включая орнитоптеры, планеры с фиксированным крылом, роторкрафты и парашюты. Его ранние проекты были с мускульным приводом, в том числе роторкрафты и орнитоптеры (усовершенствовав предложение Бэкона добавлением стабилизирующего хвоста). В конечном итоге он осознал непрактичность этих конструкций и переключился на управляемый планирующий полет, также зарисовав некоторые проекты с пружинным приводом. В 1488 году Леонардо нарисовал эскиз планера, в котором внутренняя часть крыльев фиксирована, а на концах предусмотрены элементы управления (как при планирующем полете птиц). Его рисунки сохранились и считаются принципиально пригодными для полета, но сам он никогда не летал на таком аппарате. В эссе "Sul volo" (О полете) он описывает летающую машину под названием "птица", которую построил из крахмального льна, кожаных соединений и шелковых ремней. В "Атлантическом кодексе" он писал: "Завтра утром, второго января 1496 года, я сделаю ремень и попробую". Некоторые другие проекты Леонардо, такие как четырехместный воздушный винт, похожий на вертолет, имеют серьезные недостатки. Он делал эскизы и писал об орнитоптере около 1490 года. Работы Леонардо оставались неизвестными до 1797 года и, следовательно, не оказали влияния на развитие науки в течение следующих трехсот лет. Кроме того, его конструкции не основывались на особенно прочных научных принципах.

Другие попытки

В 1496 году мужчина по имени Сексио сломал обе руки в Нюрнберге, пытаясь совершить полет. В 1507 году Джон Дамиан прикрепил к себе крылья, обтянутые куриными перьями, и спрыгнул со стен замка Стирлинг в Шотландии, сломав бедро; позже он винил в этом использование куриных, а не орлиных перьев. Самое раннее зафиксированное сообщение о попытке реактивного полета относится к Османской империи. В 1633 году авиатор Лагари Хасан Челеби, как сообщается, использовал конусообразную ракету для первой попытки реактивного полета. Предложение Фрэнсиса Уиллуби, опубликованное в 1676 году, о том, что человеческие ноги по силе больше похожи на крылья птиц, чем руки, оказывало периодическое влияние. 15 мая 1793 года испанский изобретатель Диего Марин Агилера совершил прыжок с планером с самой высокой части замка Корунья-дель-Конде, достигнув высоты примерно 5–6 метров и пролетев около 360 метров. Вплоть до 1811 года Альбрехт Берблингер сконструировал орнитоптер и спрыгнул в Дунай в Ульме.

Баллоны

Современная эра полетов легче воздуха началась в начале 17 века с экспериментов Галилео Галилея, в которых он показал, что воздух имеет вес. Около 1650 года Сирано де Бержерак написал несколько фантастических романов, в которых описал принцип подъема с использованием вещества (росы), которое, как он полагал, было легче воздуха, и спускался, выпуская контролируемое количество этого вещества. Франческо Лана де Терци измерил давление воздуха на уровне моря и в 1670 году предложил первую научно обоснованную подъемную силу в виде полых металлических сфер, из которых был откачан весь воздух. Они были бы легче вытесненного воздуха и могли бы поднять дирижабль. Его предложенные методы управления высотой все еще используются сегодня: перенос балласта, который можно сбросить за борт для набора высоты, и выпуск газа из подъемных контейнеров для ее потери. На практике сферы де Терци разрушились бы под давлением воздуха, и дальнейшие разработки пришлось ждать более практичных подъемных газов. Первый задокументированный полет на воздушном шаре в Европе был осуществлен на модели, созданной бразильским португальским священником Бартоломеу де Гусмао. 8 августа 1709 года в Лиссабоне он сделал небольшой воздушный шар из бумаги с горящим огнем под ним, подняв его перед королем Жуаном V и португальским двором. В середине 18 века братья Монгольфье начали экспериментировать с парашютами и воздушными шарами во Франции. Их воздушные шары были сделаны из бумаги, и ранние эксперименты с использованием пара в качестве подъемного газа были недолговечными из-за его воздействия на бумагу при конденсации. Ошибочно приняв дым за разновидность пара, они начали наполнять свои воздушные шары горячим дымящимся воздухом, который назвали «электрическим дымом». Несмотря на то, что они не полностью понимали лежащие в основе принципы, они успешно осуществили несколько запусков и в декабре 1782 года подняли воздушный шар на высоту. Французская Академия наук вскоре пригласила их в Париж для демонстрации. Тем временем открытие водорода побудило Джозефа Блэка предложить его использование в качестве подъемного газа примерно в 1780 году, хотя практическая демонстрация ждала газонепроницаемого материала для воздушных шаров. Узнав о приглашении братьев Монгольфье, член Французской академии Жак Шарль предложил аналогичную демонстрацию водородного воздушного шара, и это предложение было принято. Шарль и два ремесленника, братья Робер, разработали газонепроницаемый материал из резинового шелка и приступили к работе. 1783 год стал поворотным для воздухоплавания. С 4 июня по 1 декабря пять французских воздушных шаров совершили важные авиационные премьеры:
4 июня: Беспилотный воздушный шар братьев Монгольфье поднял овцу, утку и курицу в корзине, подвешенной снизу, в Анноне. 27 августа: профессор Жак Шарль и братья Робер совершили полет на беспилотном водородном воздушном шаре. Водородный газ генерировался химической реакцией в процессе наполнения. 19 октября: Монгольфье запустили первый пилотируемый полет, привязанный воздушный шар с людьми на борту, в Фоли Титон в Париже. Летчиками были ученый Жан-Франсуа Пилатр де Розье, управляющий производством Жан-Батист Ревейон и Жиру де Виллет. 21 ноября: Монгольфье запустили первый воздушный шар со свободным полетом с пассажирами. Король Людовик XVI первоначально постановил, что первыми пилотами будут осужденные преступники, но Розье вместе с маркизом Франсуа д’Арландесом успешно добились права на эту честь. Они дрейфовали в воздушном шаре, приводимом в движение дровяным огнем, преодолев за 25 минут. 1 декабря: Жак Шарль и Николя Луи Робер запустили пилотируемый водородный воздушный шар из сада Тюильри в Париже. Они поднялись на высоту около 549 метров и приземлились на закате в Несле-ла-Валле после полета продолжительностью 2 часа 5 минут, преодолев 35 километров. После того, как Робер спустился, Шарль решил подняться в одиночку. На этот раз он быстро поднялся на высоту около, где снова увидел солнце, но также испытал сильную боль в ушах. Конструкции Монгольфье имели несколько недостатков, в том числе необходимость сухой погоды и склонность искр от огня поджигать бумажный воздушный шар. В пилотируемой конструкции вокруг основания шара была галерея, а не подвешенная корзина первого беспилотного образца, что приближало бумагу к огню. Во время свободного полета Де Розье и д’Арланд брали с собой ведра с водой и губки, чтобы тушить эти пожары по мере их возникновения. С другой стороны, пилотируемая конструкция Шарля была по существу современной. В результате этих достижений воздушный шар Монгольфье стал известен как воздушный шар типа «Монгольфьер», а газовый воздушный шар — как «Шарльер». Следующий воздушный шар Шарля и братьев Робер был «Шарльером», который следовал предложениям Жана-Батиста Мёнье о вытянутом дирижабле и отличался внешним покрытием с газом, содержащимся во втором внутреннем баллонете. 19 сентября 1784 года он совершил первый полет протяженностью более, между Парижем и Бёври, несмотря на то, что приводимые в действие человеком тяговые устройства оказались бесполезными. В январе следующего года Жан-Пьер Бланшар и Джон Джефрис пересекли Английский канал из Дувра в Буа-де-Фельмор на «Шарльере». Но подобная попытка в обратном направлении закончилась трагедией. Чтобы обеспечить как продолжительность полета, так и управляемость, де Розье разработал воздушный шар с мешками как горячего воздуха, так и водорода, конструкция, которая вскоре была названа в его честь «Розьер». Его идея заключалась в использовании водородного отсека для постоянной подъемной силы и управлении по вертикали путем нагрева и охлаждения отсека с горячим воздухом, чтобы уловить наиболее благоприятный ветер на любой высоте. Оболочка воздушного шара была сделана из тонкой кожи. Вскоре после начала полета было замечено, что де Розье выпускает водород, который воспламенился от искры, и воздушный шар загорелся, убив находившихся на борту. Источник искры неизвестен, но предполагается статическое электричество или жаровня для отсека с горячим воздухом. Воздухоплавание быстро стало крупной «модой» в Европе в конце 18 века, предоставив первое подробное понимание взаимосвязи между высотой и атмосферой. К началу 1900-х годов воздухоплавание было популярным видом спорта в Великобритании. Эти частные воздушные шары обычно использовали угольный газ в качестве подъемного газа. Он обладает примерно вдвое меньшей подъемной силой, чем водород, поэтому воздушные шары должны были быть больше; однако угольный газ был гораздо более доступным, и местные газовые заводы иногда предоставляли специальную легкую формулу для мероприятий по воздухоплаванию. Привязанные воздушные шары использовались во время Гражданской войны в Америке армейским корпусом воздушных шаров Союза. В 1863 году молодой Фердинанд фон Цеппелин, выступавший в качестве военного наблюдателя с армией Потомака Союза, впервые поднялся в качестве пассажира воздушного шара на воздушном шаре, состоявшем на вооружении армии Союза. Позже в том же столетии британская армия использовала наблюдательные воздушные шары во время Второй бурской войны, нежесткий дирижабль, наполненный водородом и приводимый в движение паровым двигателем, вращающим трехлопастный винт. В 1863 году Соломон Эндрюс испытал свой аэрона, беспилотный, управляемый дирижабль в Перт-Амбой, штат Нью-Джерси. Он испытал более позднюю конструкцию в 1866 году вокруг Нью-Йорка и до Ойстер-Бей, штат Нью-Йорк. Его техника планирования под действием силы тяжести работает путем изменения подъемной силы для обеспечения тяги, поскольку дирижабль попеременно поднимается и опускается, и поэтому не нуждается в силовой установке. Дальнейший прогресс был достигнут 9 августа 1884 года, когда первый полностью управляемый свободный полет был совершен Шарлем Ренаром и Артуром Константином Кребсом на французском армейском дирижабле с электрическим приводом «La France». Длина 52 метра, дирижабль преодолел за 23 минуты с помощью электродвигателя, вернувшись в точку старта. Это был первый полет по замкнутому маршруту. Эти самолеты были непрактичны. Помимо того, что они обычно были хрупкими и недолговечными, они были нежесткими или, в лучшем случае, полужесткими. Следовательно, было трудно сделать их достаточно большими, чтобы перевозить коммерческий груз. Граф Фердинанд фон Цеппелин понял, что жесткая внешняя рама позволит создать гораздо больший дирижабль…

The modern era of lighter than air flight began early in the 17th century with Galileo Galilei's experiments in which he showed that air has weight. Around 1650, Cyrano de Bergerac wrote some fantasy novels in which he described the principle of ascent using a substance (dew) he supposed to be lighter than air, and descending by releasing a controlled amount of the substance. Francesco Lana de Terzi measured the pressure of air at sea level and in 1670 proposed the first scientifically credible lifting medium in the form of hollow metal spheres from which all the air had been pumped out. These would be lighter than the displaced air and able to lift an airship. His proposed methods of controlling height are still in use today: carrying ballast which may be dropped overboard to gain height, and venting the lifting containers to lose height. In practice de Terzi's spheres would have collapsed under air pressure, and further developments had to wait for more practicable lifting gases. The first documented balloon flight in Europe was of a model made by the Brazilian born Portuguese priest Bartolomeu de Gusmão. On 8 August 1709, in Lisbon, he made a small hot air balloon of paper with a fire burning beneath it, lifting it about in front of king John V and the Portuguese court. In the mid 18th century the Montgolfier brothers began experimenting with parachutes and balloons in France. Their balloons were made of paper, and early experiments using steam as the lifting gas were short lived due to its effect on the paper as it condensed. Mistaking smoke for a kind of steam, they began filling their balloons with hot smoky air which they called "electric smoke". Despite not fully understanding the principles at work, they made some successful launches and in December 1782 flew a balloon to a height of The French Académie des Sciences soon invited them to Paris to give a demonstration. Meanwhile, the discovery of hydrogen led Joseph Black to propose its use as a lifting gas in about 1780, though practical demonstration awaited a gastight balloon material. On hearing of the Montgolfier Brothers' invitation, the French Academy member Jacques Charles offered a similar demonstration of a hydrogen balloon and this was accepted. Charles and two craftsmen, the Robert brothers, developed a gastight material of rubberised silk and set to work. 1783 was a watershed year for ballooning. Between 4 June and 1 December five separate French balloons achieved important aviation firsts:
4 June: The Montgolfier brothers' unmanned hot air balloon lifted a sheep, a duck and a chicken in a basket hanging beneath at Annonay. 27 August: Professor Jacques Charles and the Robert brothers flew an unmanned hydrogen balloon. The hydrogen gas was generated by chemical reaction during the filling process. 19 October: The Montgolfiers launched the first manned flight, a tethered balloon with humans on board, at the Folie Titon in Paris. The aviators were the scientist Jean François Pilâtre de Rozier, the manufacture manager Jean Baptiste Réveillon, and Giroud de Villette. 21 November: The Montgolfiers launched the first free flight balloon with human passengers. King Louis XVI had originally decreed that condemned criminals would be the first pilots, but Rozier, along with the Marquis François d'Arlandes, successfully petitioned for the honor. They drifted in a balloon powered by a wood fire. covered in 25 minutes. 1 December: Jacques Charles and Nicolas Louis Robert launched a manned hydrogen balloon from the Jardin des Tuileries in Paris. They ascended to a height of about 1800 feet (549 m) and landed at sunset in Nesles la Vallée after a flight of 2 hours and 5 minutes, covering 22 mile (35 km). After Robert alighted Charles decided to ascend alone. This time he ascended rapidly to an altitude of about , where he saw the sun again but also suffered extreme pain in his ears. The Montgolfier designs had several shortcomings, not least the need for dry weather and a tendency for sparks from the fire to set light to the paper balloon. The manned design had a gallery around the base of the balloon rather than the hanging basket of the first, unmanned design, which brought the paper closer to the fire. On their free flight, De Rozier and d'Arlandes took buckets of water and sponges to douse these fires as they arose. On the other hand, the manned design of Charles was essentially modern. As a result of these exploits, the hot air balloon became known as the Montgolfière type and the gas balloon the Charlière. The next balloon of Charles and the Robert brothers was a Charlière that followed Jean Baptiste Meusnier's proposals for an elongated dirigible balloon, and was notable for having an outer envelope with the gas contained in a second, inner ballonet. On 19 September 1784, it completed the first flight of over , between Paris and Beuvry, despite the man powered propulsive devices proving useless. In January the next year Jean Pierre Blanchard and John Jeffries crossed the English Channel from Dover to the Bois de Felmores in a Charlière. But a similar attempt the other way ended in tragedy. To try to provide both endurance and controllability, de Rozier developed a balloon with both hot air and hydrogen gas bags, a design which was soon named after him as the Rozière. His idea was to use the hydrogen section for constant lift and to navigate vertically by heating and allowing to cool the hot air section, in order to catch the most favourable wind at whatever altitude it was blowing. The balloon envelope was made of goldbeaters skin. Shortly after the flight began, de Rozier was seen to be venting hydrogen when it was ignited by a spark and the balloon went up in flames, killing those on board. The source of the spark is not known, but suggestions include static electricity or the brazier for the hot air section. Ballooning quickly became a major "rage" in Europe in the late 18th century, providing the first detailed understanding of the relationship between altitude and the atmosphere. By the early 1900s, ballooning was a popular sport in Britain. These privately owned balloons usually used coal gas as the lifting gas. This has about half the lifting power of hydrogen, so the balloons had to be larger; however, coal gas was far more readily available, and the local gas works sometimes provided a special lightweight formula for ballooning events. Tethered balloons were used during the American Civil War by the Union Army Balloon Corps. In 1863, the young Ferdinand von Zeppelin, who was acting as a military observer with the Union Army of the Potomac, first flew as a balloon passenger in a balloon that had been in service with the Union army. Later that century, the British Army would make use of observation balloons during the Boer War. a non rigid airship filled with hydrogen and powered by a steam engine driving a 3 bladed propeller. In 1863, Solomon Andrews flew his aereon design, an unpowered, controllable dirigible in Perth Amboy, New Jersey. He flew a later design in 1866 around New York City and as far as Oyster Bay, New York. His technique of gliding under gravity works by changing the lift to provide propulsive force as the airship alternately rises and sinks, and so does not need a powerplant. A further advance was made on 9 August 1884, when the first fully controllable free flight was made by Charles Renard and Arthur Constantin Krebs in a French Army electric powered airship, La France. The 170 feet (52 m) long, airship covered in 23 minutes with the aid of an electric motor, returning to its starting point. This was the first flight over a closed circuit. These aircraft were not practical. Besides being generally frail and short lived, they were non rigid or at best semi rigid. Consequently, it was difficult to make them large enough to carry a commercial load. Count Ferdinand von Zeppelin realised that a rigid outer frame would allow a much bigger airship. He founded the Zeppelin firm, whose rigid Luftschiff Zeppelin 1 (LZ 1) first flew from the Bodensee on the Swiss border on 2 July 1900. The flight lasted 18 minutes. The second and third flights, in October 1900 and on 24 October 1900 respectively, beat the speed record of the French airship La France by
The Brazilian Alberto Santos Dumont became famous by designing, building, and flying dirigibles. He built and flew the first fully practical dirigible capable of routine, controlled flight. With his dirigible No.6 he won the Deutsch de la Meurthe prize on 19 October 1901 with a flight that took off from Saint Cloud, rounded the Eiffel Tower and returned to its starting point. By this point, the airship had been established as the first practicable form of air travel.

Парашюты

Дизайн да Винчи для парашюта пирамидальной формы оставался неопубликованным на протяжении веков. Первым опубликованным проектом был парашют хорватского изобретателя Фаусто Веранцио, известный как *homo volans* («летающий человек»), который был представлен в его книге *Machinae novae* («Новые машины») в 1595 году. Основанный на конструкции корабельного паруса, он представлял собой квадрат ткани, натянутый на квадратную раму и удерживаемый веревками. Парашютист подвешивался к раме с помощью веревок, прикрепленных к каждому из четырех углов. Луи Себастьян Ленорман считается первым человеком, совершившим задокументированный спуск с парашютом. 26 декабря 1783 года он совершил прыжок с башни обсерватории в Монпелье (Франция) перед публикой, в числе которой был и Жозеф Монгольфье, используя парашют длиной 4 метра (14 футов) с жестким деревянным каркасом. В период с 1853 по 1854 год Луи Шарль Летур разработал парашют-планер, состоящий из куполообразного парашюта с небольшими треугольными крыльями и вертикальным стабилизатором. Летур погиб в результате крушения в 1854 году.

Коты

В недавней истории авиации воздушные змеи наиболее заметны, прежде всего, благодаря своим возможностям поднимать или перевозить человека, хотя они также были важны и в других областях, таких как метеорология. Француз Гастон Био разработал воздушный змей для подъема человека в 1868 году. Позже, в 1880 году, Био продемонстрировал Французскому обществу воздушной навигации воздушный змей, основанный на конусе с открытым концом, похожем на ветровой рукав, но прикрепленном к плоской поверхности. Дальнейшее развитие конструкция, способная поднимать человека, получила в 1894 году благодаря капитану Бадену Пауэллу, брату лорда Бадена Пауэлла, который соединил цепочку шестиугольных воздушных змеев на одной линии. Значительным достижением стало изобретение австралийцем Лоуренсом Харгрейвом воздушного змея-коробки в 1893 году, после чего были проведены эксперименты с подъемом человека как в Австралии, так и в Соединенных Штатах. 27 декабря 1905 года Нил МакДермид поднялся в воздух в Бадек, Новая Шотландия, Канада, на большом воздушном змее-коробке под названием Frost King, разработанном Александром Грэмом Беллом. К тому времени воздушные шары уже использовались для метеорологических и военных наблюдений. Баллоны можно использовать только при слабом ветре, в то время как воздушные змеи – только при сильном. Американский инженер Сэмюэл Франклин Коди, работавший в Англии, понял, что оба типа летательных аппаратов позволяют выполнять полеты в широком диапазоне погодных условий. Он усовершенствовал базовую конструкцию Харгрейва, добавив дополнительные подъемные поверхности для создания мощных систем подъема человека с использованием нескольких воздушных змеев на одной линии. Коди продемонстрировал свою систему и впоследствии продал четыре своих "военных воздушных змея" Королевскому флоту. Его воздушные змеи также использовались для подъема метеорологических приборов в воздух, и он стал членом Королевского метеорологического общества. В 1905 году сапёр Мортон из воздушного отряда британской армии поднялся на высоту 2600 футов (792 м) на воздушном змее в Алдершоте под наблюдением Коди. В 1906 году Коди был назначен главным инструктором по управлению воздушными змеями в Армейской школе воздухоплавания в Алдершоте. Вскоре он присоединился к недавно созданной Армейской фабрике воздушных шаров в Фарнборо и продолжил разрабатывать свои военные воздушные змеи для британской армии. В свободное время он разработал пилотируемый "планирующий воздушный змей", который запускался на тросе, как обычный воздушный змей, а затем отпускался для свободного планирования. В 1907 году Коди установил авиационный двигатель на модифицированный беспилотный "мощный воздушный змей" – предшественник его будущих самолетов – и испытал его внутри ангара для воздушных шаров, вдоль троса, подвешенного к столбам, в присутствии принца и принцессы Уэльских. Британская армия официально приняла его военные воздушные змеи для своих воздушных рот в 1908 году. Он гарантировал, что при посадке аппарата будут лишь "незначительные травмы". Его "Дракон-волан" считается "самым сложным и изощренным самолетом, построенным до XIX века". "Пассарола" Бартоломеу де Гусмао представляла собой полый планер, отдаленно напоминающий птицу, с аналогичной концепцией, но с двумя крыльями. В 1709 году он подал прошение королю Португалии Жуану V с просьбой о поддержке его изобретения "воздушного корабля", выразив в нем полную уверенность. Публичное испытание машины, запланированное на 24 июня 1709 года, не состоялось. Однако, согласно современным отчетам, Гусмао, по-видимому, провел несколько менее амбициозных экспериментов с этой машиной, спускаясь с возвышенностей. Безусловно, Гусмао работал над этим принципом на публичной демонстрации, которую он устроил перед двором 8 августа 1709 года в зале Каса-да-Индия в Лиссабоне, когда он при помощи горения поднял шар на крышу. Он также продемонстрировал небольшую модель дирижабля португальскому двору, но так и не смог создать полномасштабную модель. Не хватало как понимания, так и источника энергии. Это отметил Эммануэль Сведенборг в своем "Эскизе машины для полета в воздухе" (1716). Его летательный аппарат состоял из легкой рамы, покрытой прочным холстом, и снабжен двумя большими веслами или крыльями, движущимися по горизонтальной оси, расположенными таким образом, чтобы при подъеме не встречалось сопротивления, а при спуске обеспечивалась подъемная сила. Сведенборг знал, что машина не сможет летать, но предложил ее в качестве отправной точки и был уверен, что проблему удастся решить. Он писал: "Кажется, легче говорить о такой машине, чем воплотить ее в жизнь, поскольку для этого требуется большая сила и меньший вес, чем в человеческом теле. Возможно, механика предложит средство, а именно – мощную спиральную пружину. Если эти преимущества и требования будут соблюдены, возможно, со временем кто-нибудь сможет лучше использовать наш эскиз и внести некоторые дополнения, чтобы достичь того, что мы можем только предложить". Редактор журнала Королевского аэронавтического общества в 1910 году написал, что конструкция Сведенборга была "первым рациональным предложением летательной машины аэропланного [тяжелее воздуха] типа".

Kites are most notable in the recent history of aviation primarily for their man carrying or man lifting capabilities, although they have also been important in other areas such as meteorology. The Frenchman Gaston Biot developed a man lifting kite in 1868. Later, in 1880, Biot demonstrated to the French Society for Aerial Navigation a kite based on an open ended cone, similar to a windsock but attached to a flat surface. The man carrying kite was developed a stage further in 1894 by Captain Baden Baden Powell, brother of Lord Baden Powell, who strung a chain of hexagonal kites on a single line. A significant development came in 1893 when the Australian Lawrence Hargrave invented the box kite and some man carrying experiments were carried out both in Australia and in the United States. On 27 December 1905, Neil MacDearmid was carried aloft in Baddeck, Nova Scotia, Canada by a large box kite named the Frost King, designed by Alexander Graham Bell. Balloons were by then in use for both meteorology and military observation. Balloons can only be used in light winds, while kites can only be used in stronger winds. The American Samuel Franklin Cody, working in England, realised that the two types of craft between them allowed operation over a wide range of weather conditions. He developed Hargrave's basic design, adding additional lifting surfaces to create powerful man lifting systems using multiple kites on a single line. Cody made many demonstrations of his system and would later sell four of his "war kite" systems to the Royal Navy. His kites also found use in carrying meteorological instruments aloft and he was made a fellow of the Royal Meteorological Society. In 1905, Sapper Moreton of the British Army's balloon section was lifted 2600 feet (792 m) by a kite at Aldershot under Cody's supervision. In 1906, Cody was appointed Chief Instructor in Kiting at the Army School of Ballooning in Aldershot. He soon also joined the newly established Army Balloon Factory at Farnborough and continued developing his war kites for the British Army. In his own time, he developed a manned "glider kite" which was launched on a tether like a kite and then released to glide freely. In 1907, Cody next fitted an aircraft engine to a modified unmanned "power kite", the precursor to his later aeroplanes, and flew it inside the Balloon Shed, along a wire suspended from poles, before the Prince and Princess of Wales. The British Army officially adopted his war kites for their Balloon Companies in 1908. He promised that "only the most minor injuries" would result from landing the craft. His "Dragon Volant" is considered "the most elaborate and sophisticated aeroplane to be built before the 19th Century". Bartolomeu de Gusmão's "Passarola" was a hollow, vaguely bird shaped glider of similar concept but with two wings. In 1709, he presented a petition to King John V of Portugal, begging for support for his invention of an "airship", in which he expressed the greatest confidence. The public test of the machine, which was set for 24 June 1709, did not take place. According to contemporary reports, however, Gusmão appears to have made several less ambitious experiments with this machine, descending from eminences. It is certain that Gusmão was working on this principle at the public exhibition he gave before the Court on 8 August 1709, in the hall of the Casa da Índia in Lisbon, when he propelled a ball to the roof by combustion. He also demonstrated a small airship model before the Portuguese court, but never succeeded with a full scale model. Both understanding and a power source were still lacking. This was recognised by Emanuel Swedenborg in his "Sketch of a Machine for Flying in the Air" (1716). His flying machine consisted of a light frame covered with strong canvas and provided with two large oars or wings moving on a horizontal axis, arranged so that the upstroke met with no resistance while the downstroke provided lifting power. Swedenborg knew that the machine would not fly, but suggested it as a start and was confident that the problem would be solved. He wrote: "It seems easier to talk of such a machine than to put it into actuality, for it requires greater force and less weight than exists in a human body. The science of mechanics might perhaps suggest a means, namely, a strong spiral spring. If these advantages and requisites are observed, perhaps in time to come some one might know how better to utilize our sketch and cause some addition to be made so as to accomplish that which we can only suggest". The Editor of the Royal Aeronautical Society journal wrote in 1910 that Swedenborg's design was " the first rational proposal for a flying machine of the aeroplance [heavier than air] type "

Тем временем, роторные аппараты не были полностью забыты. В июле 1754 года Михаил Ломоносов продемонстрировал небольшую систему с двумя коаксиальными винтами, приводимую в действие пружиной, Российской академии наук. Винты были расположены один над другим и вращались в противоположных направлениях – принципы, которые до сих пор используются в современных конструкциях с двумя винтами. В своей "Теории винта Архимеда" (1768) Алексис Жан Пьер Поктон предложил использовать один воздушный винт для подъемной силы и второй – для движения, что сегодня называется гиродином. В 1784 году Лонуа и Бьевеню продемонстрировали летающую модель с коаксиальными, вращающимися в противоположных направлениях винтами, приводимыми в действие простой пружиной, подобной пружине лучковой пилы, которая теперь признана первым винтокрылом с двигателем. Попытки создания пилотируемого полета все еще продолжались. Роторный аппарат Поктона приводился в действие человеком, а другой подход, также первоначально изученный Леонардо, заключался в использовании клапанных заслонок. Клапанная заслонка – это простая шарнирная заслонка над отверстием в крыле. В одном направлении она открывается, позволяя воздуху проходить, а в другом – закрывается, создавая повышенную разницу давлений. Ранний пример был разработан Бауэром в 1764 году. Позже, в 1808 году, Якоб Деген построил орнитоптер с клапанными заслонками, в котором пилот стоял на жесткой раме и приводил в движение крылья с помощью горизонтальной перекладины. Его попытка полета в 1809 году не удалась, поэтому он добавил небольшой воздушный шар из водорода, и комбинация совершила несколько коротких прыжков. Популярные иллюстрации того времени изображали его машину без воздушного шара, что приводило к путанице относительно того, что на самом деле летело. В 1811 году Альбрехт Берблингер построил орнитоптер на основе конструкции Дегена, но исключил воздушный шар, вместо этого рухнув в Дунай. Этот провал имел и положительный эффект: Джордж Кейли, также введенный в заблуждение иллюстрациями, был побужден опубликовать свои результаты на сегодняшний день "ради придания некоторой степени достоинства предмету, граничащему с нелепым в общественном мнении", и началась современная эра авиации.

19 век

На протяжении всего XIX века прыжки с башни уступили место столь же опасному прыжкам с воздушного шара в качестве способа продемонстрировать непрекращающуюся бесполезность мускульной силы и взмахов крыльями. Тем временем, серьезные научные исследования полетов на аппаратах тяжелее воздуха начались.

Сэр Джордж Кейли и первый современный самолет

Сэр Джордж Кейли впервые был назван «отцом самолета» в 1846 году. В последние годы предыдущего столетия он начал первое систематическое изучение физики полета и впоследствии спроектировал первый современный летательный аппарат тяжелее воздуха. Среди его многочисленных достижений наиболее важными вкладами в аэронавтику являются:
Уточнение представлений и формулирование принципов полета аппаратов тяжелее воздуха. Достижение научного понимания принципов полета птиц. Проведение научных аэродинамических экспериментов, демонстрирующих сопротивление и обтекаемость, смещение центра давления и увеличение подъемной силы при изогнутой поверхности крыла. Определение современной компоновки самолета, включающей фиксированное крыло, фюзеляж и хвостовое оперение. Демонстрация пилотируемого планирующего полета. Определение принципов соотношения мощности к весу для поддержания полета. С десяти лет Кейли начал изучать физику полета птиц, и его школьные тетради содержали эскизы, в которых он разрабатывал свои идеи относительно теорий полета. Утверждается, что эти эскизы показывают, что Кейли моделировал принципы создания подъемной силы на наклонной плоскости уже в 1792 или 1793 году. В 1796 году Кейли создал модель вертолета, известную как китайский летающий волчок, не подозревая о модели Лануа и Бьенвеню аналогичной конструкции. Он считал вертолет наилучшей конструкцией для простого вертикального полета и позже, в 1854 году, создал усовершенствованную модель. Он отдал мистеру Куперу заслугу за то, что тот первым улучшил «неуклюжую конструкцию игрушки», и сообщает, что модель Купера поднималась на двадцать или тридцать футов. Кейли сделал одну, а мистер Колсон – копию, которую Кейли описал как «очень красивый образец воздушного винта» и способную подниматься на высоту более девяноста футов. Следующие инновации Кейли были двойственными: внедрение испытательного стенда с вращающимся рычагом, изобретенного в предыдущем столетии Бенджамином Роббинсом для исследования аэродинамического сопротивления и вскоре после этого использованного Джоном Смитоном для измерения сил, действующих на вращающиеся лопасти ветряной мельницы, для использования в авиационных исследованиях, а также использование аэродинамических моделей на рычаге, вместо попыток запустить модель полной конструкции. Он изначально использовал простую плоскую плоскость, закрепленную на рычаге и наклоненную под углом к воздушному потоку. В 1799 году он сформулировал концепцию современного самолета как летательного аппарата с фиксированным крылом и отдельными системами для создания подъемной силы, движения и управления. На небольшом серебряном диске, датированном тем же годом, он выгравировал с одной стороны силы, действующие на самолет, а с другой – эскиз конструкции самолета, включающий такие современные особенности, как изогнутое крыло, отдельное хвостовое оперение, состоящее из горизонтального стабилизатора и вертикального киля, и фюзеляж для пилота, подвешенный ниже центра тяжести для обеспечения устойчивости. Конструкция еще не полностью современна, поскольку включает в себя два управляемых пилотом весла или лопасти, которые, по-видимому, работают как клапаны. Он продолжил свои исследования и в 1804 году построил модель планера, который стал первым современным летательным аппаратом тяжелее воздуха, имеющим компоновку обычного современного самолета с наклонным крылом в передней части и регулируемым хвостовым оперением в задней части, включающим как стабилизатор, так и киль. Крыло было просто игрушечным бумажным змеем, плоским и без профиля. Подвижный груз позволял регулировать центр тяжести модели. Он был «очень красив в полете», когда спускался по склону холма, и чувствителен к небольшим корректировкам хвостового оперения. К концу 1809 года он построил первый в мире полноразмерный планер и испытал его в качестве беспилотного змея на привязи. В том же году, подстегнутый нелепыми выходками своих современников (см. выше), он начал публикацию знакового трехтомного трактата под названием «О воздушной навигации» (1809–1810). В нем он представил первое научное определение проблемы: «Вся проблема заключается в этих пределах, а именно: заставить поверхность поддерживать заданный вес путем приложения силы к сопротивлению воздуха». Он определил четыре векторные силы, влияющие на самолет: тягу, подъемную силу, сопротивление и вес, а также разграничил устойчивость и управляемость в своих конструкциях. Он утверждал, что одного лишь человеческого труда недостаточно, и, хотя подходящего источника энергии еще не было, он обсудил возможности и даже описал принцип работы двигателя внутреннего сгорания, использующего газовоздушную смесь. Однако он так и не смог создать рабочий двигатель и ограничивал свои летные эксперименты планирующим полетом. Он также выявил и описал важность профилированного крыла, двугранного угла, диагональных распорок и снижения сопротивления, а также внес вклад в понимание и проектирование орнитоптеров и парашютов. В 1848 году он продвинулся настолько, что построил планер в виде триплана, достаточно большой и безопасный, чтобы нести ребенка. Был выбран местный мальчик, но его имя неизвестно. Он опубликовал проект полноразмерного пилотируемого планера или «управляемого парашюта», который должен был быть запущен с воздушного шара в 1852 году, а затем построил версию, способную стартовать с вершины холма, которая перенесла первого авиатора через долину Бромптон в 1853 году. Личность авиатора неизвестна. Предполагалось, что это был кучер Кейли, лакей или дворецкий, Джон Эпплби, который, возможно, был кучером или другим сотрудником, или даже внук Кейли, Джордж Джон Кейли.

Sir George Cayley was first called the "father of the aeroplane" in 1846. During the last years of the previous century he had begun the first rigorous study of the physics of flight and would later design the first modern heavier than air craft. Among his many achievements, his most important contributions to aeronautics include:
Clarifying our ideas and laying down the principles of heavier than air flight. Reaching a scientific understanding of the principles of bird flight. Conducting scientific aerodynamic experiments demonstrating drag and streamlining, movement of the centre of pressure, and the increase in lift from curving the wing surface. Defining the modern aeroplane configuration comprising a fixed wing, fuselage and tail assembly. Demonstrations of manned, gliding flight. Setting out the principles of power to weight ratio in sustaining flight. From the age of ten, Cayley began studying the physics of bird flight and his school notebooks contained sketches in which he was developing his ideas on the theories of flight. It has been claimed that these sketches show that Cayley modeled the principles of a lift generating inclined plane as early as 1792 or 1793. In 1796, Cayley made a model helicopter of the form commonly known as a Chinese flying top, unaware of Launoy and Bienvenu's model of similar design. He regarded the helicopter as the best design for simple vertical flight, and later in his life in 1854 he made an improved model. He gave a Mr. Cooper credit for being the first person to improve on "the clumsy structure of the toy" and reports Cooper's model as ascending twenty or thirty feet. Cayley made one and a Mr. Coulson made a copy, described by Cayley as "a very beautiful specimen of the screw propeller in the air" and capable of flying over ninety feet high. Cayley's next innovations were twofold: the adoption of the whirling arm test rig, invented in the previous century by Benjamin Robbins to investigate aerodynamic drag and used soon after by John Smeaton to measure the forces on rotating windmill blades, for use in aircraft research together with the use of aerodynamic models on the arm, rather than attempting to fly a model of a complete design. He initially used a simple flat plane fixed to the arm and inclined at an angle to the airflow. In 1799, he set down the concept of the modern aeroplane as a fixed wing flying machine with separate systems for lift, propulsion, and control. On a small silver disc dated that year, he engraved on one side the forces acting on an aircraft and on the other a sketch of an aircraft design incorporating such modern features as a cambered wing, separate tail comprising a horizontal tailplane and vertical fin, and fuselage for the pilot suspended below the center of gravity to provide stability. The design is not yet wholly modern, incorporating as it does two pilot operated paddles or oars which appear to work as flap valves. He continued his research, and in 1804 constructed a model glider which was the first modern heavier than air flying machine, having the layout of a conventional modern aircraft with an inclined wing towards the front and adjustable tail at the back with both tailplane and fin. The wing was just a toy paper kite, flat, and uncambered. A movable weight allowed adjustment of the model's center of gravity. It was "very pretty to see" when flying down a hillside, and sensitive to small adjustments of the tail. By the end of 1809, he had constructed the world's first full size glider and flown it as an unmanned tethered kite. In the same year, goaded by the farcical antics of his contemporaries (see above), he began the publication of a landmark three part treatise titled "On Aerial Navigation" (1809–1810). In it he wrote the first scientific statement of the problem, "The whole problem is confined within these limits, viz. to make a surface support a given weight by the application of power to the resistance of air". He identified the four vector forces that influence an aircraft: thrust, lift, drag and weight and distinguished stability and control in his designs. He argued that manpower alone was insufficient, and while no suitable power source was yet available he discussed the possibilities and even described the operating principle of the internal combustion engine using a gas and air mixture. However he was never able to make a working engine and confined his flying experiments to gliding flight. He also identified and described the importance of the cambered aerofoil, dihedral, diagonal bracing and drag reduction, and contributed to the understanding and design of ornithopters and parachutes. In 1848, he had progressed far enough to construct a glider in the form of a triplane large and safe enough to carry a child. A local boy was chosen but his name is not known. He went on to publish the design for a full size manned glider or "governable parachute" to be launched from a balloon in 1852 and then to construct a version capable of launching from the top of a hill, which carried the first adult aviator across Brompton Dale in 1853. The identity of the aviator is not known. It has been suggested variously as Cayley's coachman, footman or butler, John Appleby who may have been the coachman or another employee, or even Cayley's grandson George John Cayley.

Эпоха пара

В 1842 году Уильям Сэмюэл Хенсон разработал конструкцию воздушной паровой кареты, основываясь на работах Кейли. Хенсон предложил моноплан с высоким крылом и размахом 46 метров, оснащенный паровым двигателем, приводящим в движение два пропеллера толкающей схемы. Несмотря на то, что существовал только проект (в 1843 году были построены масштабные модели), Хенсон и его соратник Джон Стрингфеллоу даже мечтали об основании первой Авиационной компании. В 1856 году француз Жан-Мари Ле Брис совершил первый полет, превысивший точку взлета, заставив лошадь тянуть его планер "L'Albatros artificiel" по пляжу. Сообщается, что он достиг высоты 100 метров на расстоянии 200 метров. Британские успехи стимулировали французских исследователей. В 1857 или 1858 году модель весом в полтора фунта смогла совершить короткий взлет и посадку. В 1864 году француз граф Фердинанд Шарль-Оноре Филипп д'Эстерно опубликовал исследование «О полете птиц» (Du Vol des Oiseaux), а в следующем году Луи Пьер Муйяр издал влиятельную книгу «Империя воздуха» (l'Empire de l'Air). В 1866 году было основано Аэронавтическое общество Великобритании, а два года спустя в Кристал-Паласе в Лондоне состоялась первая в мире авиационная выставка, где Стрингфеллоу был награжден призом в 100 фунтов стерлингов за паровой двигатель с наилучшим отношением мощности к весу. В 1871 году Уэнэм и Браунинг построили первую аэродинамическую трубу. Члены Общества использовали эту трубу и обнаружили, что крылья с кривизной создают значительно большую подъемную силу, чем ожидалось на основе ньютоновских расчетов Кейли, при коэффициенте подъемной силы к сопротивлению около 5:1 при угле атаки 15 градусов. Это наглядно продемонстрировало возможность создания практичных летательных аппаратов тяжелее воздуха: оставалось решить проблемы управления и обеспечения аппарата энергией. Альфонс Пено, француз, живший с 1850 по 1880 год, внес значительный вклад в развитие авиации. Он развивал теорию профилей крыла и аэродинамики и построил успешные модели самолетов, вертолетов и орнитоптеров. В 1871 году он совершил первый полет с аэродинамически стабильным самолетом с фиксированным крылом – моделью моноплана под названием «Планофор». Модель Пено включала в себя несколько открытий Кейли, в том числе использование хвостового оперения, диэдрального угла крыла для обеспечения естественной устойчивости и резинового двигателя. «Планофор» также обладал продольной устойчивостью, поскольку хвостовое оперение было установлено под меньшим углом атаки, чем крылья, что стало оригинальным и важным вкладом в теорию аэронавтики. К 1870-м годам легкие паровые двигатели были достаточно развиты для проведения экспериментальных испытаний в авиации. В 1874 году Феликс дю Темпль совершил короткий прыжок на полноразмерном пилотируемом аппарате. Его «Моноплан» представлял собой большой самолет из алюминия с размахом крыльев 13 метров и весом всего без пилота. Было проведено несколько испытаний, и аппарат поднялся в воздух под собственной силой после запуска с пандуса, пролетел небольшое расстояние и благополучно приземлился, став первым успешным двигательным прыжком в истории, на год опередив полет Моя. «Aerial Steamer», созданный Томасом Моем, иногда называемый Moy Shill Aerial Steamer, был беспилотным самолетом с тандемным крылом, приводимым в движение паровым двигателем, работающим на метилированном спирте. Он имел длину 4 метра и весил около 14 футов, из которых на двигатель приходилось , и передвигался на трех колесах. Он был испытан в июне 1875 года на круговой гравийной дорожке диаметром почти 91 метр. Он не достиг скорости выше , но для взлета требовалась скорость около . Тем не менее, историк Чарльз Гиббс Смит признает его первым паровым самолетом, оторвавшимся от земли под собственной силой. Поздний проект Пено для самолета-амфибии, хотя и не был реализован, включал в себя другие современные особенности. Моноплан без хвостового оперения с одним вертикальным килем и двумя тянущими винтами, также оснащенный регулируемыми задними рулями высоты и направления, убирающейся шасси и полностью закрытой кабиной с приборами. Не менее авторитетным теоретиком был соотечественник Пено, Виктор Татен. В 1879 году он совершил полет модели, которая, как и проект Пено, была монопланом с двумя тянущими винтами, но также имела отдельное горизонтальное хвостовое оперение. Он приводился в действие сжатым воздухом, а воздушный баллон формировал фюзеляж. В России Александр Можайский построил паровой моноплан с одним тянущим и двумя толкающими винтами. В 1884 году он был запущен с пандуса и оставался в воздухе на протяжении 30 метров. В том же году во Франции Александр Гупиль опубликовал свою работу «Воздушное передвижение» (La Locomotion Aérienne), хотя построенный им летательный аппарат так и не смог взлететь. Сэр Хирам Максим, американец, переехавший в Англию и принявший английское подданство, решил в значительной степени игнорировать своих современников и построил собственную установку с маховиком и аэродинамическую трубу. В 1889 году он построил ангар и мастерскую на территории поместья Болдуинса в Бексли, Кент, и провел множество экспериментов. Он разработал биплан, который запатентовал в 1891 году и завершил в качестве испытательного стенда три года спустя. Это была огромная машина с размахом крыльев 32 метра, длиной 44 метра, передними и задними горизонтальными поверхностями и экипажем из трех человек. Два винта приводились в движение двумя легкими паровыми двигателями компаундного типа, каждый из которых выдавал Общий вес составлял . Последующие модификации добавили больше поверхностей крыла, как показано на иллюстрации. Его назначение заключалось в проведении исследований, он не был аэродинамически устойчивым и управляемым, поэтому он двигался по 549-метровой трассе с вторым набором ограничительных рельсов, чтобы предотвратить взлет, наподобие американских горок. В 1894 году машина развила достаточную подъемную силу, чтобы взлететь, сломав один из ограничительных рельсов и получив повреждения. Максим затем прекратил работу над ней, но вернулся к авиации в 20 веке для испытания ряда более мелких конструкций с двигателями внутреннего сгорания. Один из последних пионеров паровой энергии, как и Максим, игнорировавший своих современников, перешедших на другие технологии (см. следующий раздел), был Клеман Адер. Его «Éole» 1890 года представлял собой моноплан с крыльями, как у летучей мыши, и тянущим винтом, который совершил короткий, неконтролируемый прыжок, став первой машиной тяжелее воздуха, взлетевшей под собственной силой. Однако его аналогичный, но более крупный «Avion III» 1897 года, примечательный только наличием двух паровых двигателей, так и не смог взлететь. Адер позже заявил об успехе, и его утверждения были опровергнуты только в 1910 году, когда французская армия опубликовала свой отчет о его попытке.

Drawing directly from Cayley's work, William Samuel Henson's 1842 design for an aerial steam carriage broke new ground. Henson proposed a 150 feet (46 m) span high winged monoplane, with a steam engine driving two pusher configuration propellers. Although only a design, (scale models were built in 1843 Henson and his collaborator John Stringfellow even dreamed of the first Aerial Transit Company. In 1856, Frenchman Jean Marie Le Bris made the first flight higher than his point of departure, by having his glider "L'Albatros artificiel" pulled by a horse on a beach. He reportedly achieved a height of 100 meters, over a distance of 200 meters. The British advances had galvanised French researchers. In 1857 or 1858, a pound and a half model was able to fly briefly and land. In 1864, Le Comte Ferdinand Charles Honore Phillipe d'Esterno published a study On the Flight of Birds (Du Vol des Oiseaux), and the next year Louis Pierre Mouillard published an influential book The Empire of the Air (l'Empire de l'Air). 1866 saw the founding of the Aeronautical Society of Great Britain and two years later the world's first aeronautical exhibition was held at the Crystal Palace, London, where Stringfellow was awarded a £100 prize for the steam engine with the best power to weight ratio. In 1871, Wenham and Browning made the first wind tunnel. Members of the Society used the tunnel and learned that cambered wings generated considerably more lift than expected by Cayley's Newtonian reasoning, with lift to drag ratios of about 5:1 at 15 degrees. This clearly demonstrated the possibility of building practical heavier than air flying machines: what remained were the problems of controlling and powering the craft. Alphonse Pénaud, a Frenchman living from 1850 to 1880, made significant contributions to aeronautics. He advanced the theory of wing contours and aerodynamics and constructed successful models of aeroplanes, helicopters and ornithopters. In 1871, he flew the first aerodynamically stable fixed wing aeroplane, a model monoplane he called the "Planophore", a distance of Pénaud's model incorporated several of Cayley's discoveries, including the use of a tail, wing dihedral for inherent stability, and rubber power. The planophore also had longitudinal stability, being trimmed such that the tailplane was set at a smaller angle of incidence than the wings, an original and important contribution to the theory of aeronautics. By the 1870s, lightweight steam engines had been developed enough for their experimental use in aircraft. Félix du Temple eventually achieved a short hop with a full size manned craft in 1874. His "Monoplane" was a large aircraft made of aluminium, with a wingspan of 42 feet (13 m) and a weight of only without the pilot. Several trials were made with the aircraft, and it achieved lift off under its own power after launching from a ramp, glided for a short time and returned safely to the ground, making it the first successful powered hop in history, a year ahead of Moy's flight. The Aerial Steamer, made by Thomas Moy, sometimes called the Moy Shill Aerial Steamer, was an unmanned tandem wing aircraft driven by a steam engine using methylated spirits as fuel. It was 14 feet (4 m) long and weighed about of which the engine accounted for , and ran on three wheels. It was tested in June 1875 on a circular rolled gravel track of nearly 300 feet (91 m) diameter. It did not reach a speed of above , but a speed of around would be necessary to lift off. However it is credited with being the first steam powered aircraft to have left the ground under its own power by the historian Charles Gibbs Smith. Pénaud's later project for an amphibian aeroplane, although never built, incorporated other modern features. A tailless monoplane with a single vertical fin and twin tractor airscrews, it also featured hinged rear elevator and rudder surfaces, retractable undercarriage and a fully enclosed, instrumented cockpit. Equally authoritative as a theorist was Pénaud's fellow countryman Victor Tatin. In 1879, he flew a model which, like Pénaud's project, was a monoplane with twin tractor propellers but also had a separate horizontal tail. It was powered by compressed air, with the air tank forming the fuselage. In Russia Alexander Mozhaiski constructed a steam powered monoplane driven by one large tractor and two smaller pusher propellers. In 1884, it was launched from a ramp and remained airborne for 98 feet (30 m). That same year in France, Alexandre Goupil published his work La Locomotion Aérienne (Aerial Locomotion), although the flying machine he later constructed failed to fly. Sir Hiram Maxim was an American who moved to England and adopted English nationality. He chose to largely ignore his contemporaries and built his own whirling arm rig and wind tunnel. In 1889, he built a hangar and workshop in the grounds of Baldwyn's Manor at Bexley, Kent, and made many experiments. He developed a biplane design which he patented in 1891 and completed as a test rig three years later. It was an enormous machine, with a wingspan of 105 feet (32 m), a length of 145 feet (44 m), fore and aft horizontal surfaces and a crew of three. Twin propellers were powered by two lightweight compound steam engines each delivering Overall weight was Later modifications would add more wing surfaces as shown in the illustration. Its purpose was for research and it was neither aerodynamically stable nor controllable, so it ran on a 1800 feet (549 m) track with a second set of restraining rails to prevent it from lifting off, somewhat in the manner of a roller coaster. In 1894, the machine developed enough lift to take off, breaking one of the restraining rails and being damaged in the process. Maxim then abandoned work on it but would return to aeronautics in the 20th century to test a number of smaller designs powered by internal combustion engines. One of the last of the steam powered pioneers, like Maxim ignoring his contemporaries who had moved on (see next section), was Clément Ader. His Éole of 1890 was a bat winged tractor monoplane which achieved a brief, uncontrolled hop, thus becoming the first heavier than air machine to take off under its own power. However his similar but larger Avion III of 1897, notable only for having twin steam engines, failed to fly at all. Ader would later claim success and was not debunked until 1910 when the French Army published its report on his attempt.

Учимся плавать

Планер, построенный при помощи Массиа и совершивший короткий полет с Био в 1879 году, был основан на работах Муйяра и сохранял птицеподобную форму. Он хранится в Музее авиации во Франции и считается самой ранней сохранившейся летательной машиной, способной перевозить человека. В последние десятилетия XIX века ряд ключевых фигур совершенствовали и определяли современный самолет. Англичанин Горацио Филлипс внес значительный вклад в аэродинамику. Немец Отто Лилиенталь и американец Октав Шануте независимо друг от друга работали над планирующим полетом. Лилиенталь опубликовал книгу о полете птиц и с 1891 по 1896 год построил серию планеров различных конфигураций – монопланов, бипланов и трипланов – для проверки своих теорий. Он совершил тысячи полетов и к моменту своей смерти работал над планерами с двигателями. Филлипс провел обширные исследования в аэродинамической трубе, используя пар в качестве рабочей среды. Он доказал принципы аэродинамической подъемной силы, предсказанные Кейли и Вэнэмом, и с 1884 года получил несколько патентов на профили крыла. Его открытия лежат в основе всех современных конструкций аэродинамических профилей. Позже Филлипс разработал теории о конструкции многопланов, которые, как он показал, были несостоятельны. Начиная с 1880-х годов, были достигнуты успехи в строительстве, которые привели к созданию первых действительно практичных планеров. Особенно активно работали четыре человека: Джон Дж. Монтгомери, Отто Лилиенталь, Перси Пилчер и Октав Шануте. Один из первых современных планеров был построен Джоном Дж. Монтгомери в 1883 году; позже Монтгомери утверждал, что совершил один успешный полет на нем в 1884 году недалеко от Сан-Диего, а деятельность Монтгомери была задокументирована Шанутом в его книге «Прогресс в создании летательных аппаратов». Монтгомери обсуждал свои полеты на Аэронавтической конференции 1893 года в Чикаго, а Шануте опубликовал комментарии Монтгомери в декабре 1893 года в журнале American Engineer & Railroad Journal. Краткие полеты на втором и третьем планерах Монтгомери в 1885 и 1886 годах также были описаны самим Монтгомери. В период с 1886 по 1896 год Монтгомери сосредоточился на понимании физики аэродинамики, а не на экспериментах с летательными аппаратами. Еще один планер был построен Вильгельмом Крессом еще в 1877 году недалеко от Вены. Отто Лилиенталь был известен как «Король планеров» или «Летающий человек» Германии. Он повторил работу Вэнэма и значительно расширил ее в 1884 году, опубликовав свои исследования в 1889 году под названием «Полет птиц как основа авиации» (Der Vogelflug als Grundlage der Fliegekunst). Он также создал серию планеров типа, известного сегодня как дельтаплан, включая планеры с крыльями, как у летучей мыши, монопланы и бипланы, такие как планер Derwitzer и нормальный парящий аппарат. Начиная с 1891 года, он стал первым человеком, который регулярно совершал управляемые беспривязные полеты на планере и первым, кого сфотографировали в полете на аппарате тяжелее воздуха, что вызвало интерес во всем мире. Он тщательно документировал свою работу, включая фотографии, и по этой причине является одним из самых известных ранних пионеров. Он также продвигал идею «прыгай, прежде чем летать», предлагая исследователям начинать с планеров и постепенно переходить к более сложным аппаратам, а не просто проектировать самолет на бумаге и надеяться, что он заработает. Лилиенталь совершил более 2000 полетов на планере до своей смерти в 1896 году от травм, полученных при крушении. К моменту своей смерти Лилиенталь также работал над небольшими двигателями, подходящими для привода его конструкций. Продолжая дело Лилиенталя, Октав Шануте занялся проектированием самолетов после раннего выхода на пенсию и финансировал разработку нескольких планеров. Летом 1896 года его команда многократно испытывала свои конструкции на пляже Миллер в Индиане, в конечном итоге решив, что лучшим вариантом является биплан. Как и Лилиенталь, он документировал свою работу и фотографировал ее, а также активно переписывался с единомышленниками-исследователями по всему миру. Шануте особенно интересовала проблема аэродинамической нестабильности самолета в полете, которую птицы компенсируют мгновенными корректировками, а людям приходилось решать либо с помощью стабилизирующих и управляющих поверхностей, либо путем перемещения центра тяжести самолета, как это сделал Лилиенталь. Наиболее беспокоящей проблемой была продольная нестабильность (расхождение), поскольку при увеличении угла атаки крыла центр давления смещается вперед и еще больше увеличивает угол. Без немедленной коррекции аппарат будет клевать носом и сваливаться. Гораздо сложнее было понять взаимосвязь между поперечной и продольной устойчивостью. В Великобритании Перси Пилчер, работавший ранее с Максимом и построивший и успешно испытавший несколько планеров в середине и конце 1890-х годов, построил прототип самолета с двигателем в 1899 году, который, как показали недавние исследования, был бы способен к полету. Однако, как и Лилиенталь, он погиб в результате аварии на планере, не успев его испытать. Публикации, особенно «Прогресс в создании летательных аппаратов» Октава Шануте (1894) и «Проблема человеческого полета» Джеймса Минса (1894) и «Аэронавтические ежегодники» (1895–1897), помогли донести результаты текущих исследований и событий до более широкой аудитории. Изобретение ящичного воздушного змея в этот период австралийцем Лоуренсом Харгрейвом привело к разработке практичного биплана. В 1894 году Харгрейв соединил четыре своих воздушных змея, добавил сиденье-петлю и пролетел 5 метров. Доказав скептически настроенной публике, что возможно построить безопасную и стабильную летательную машину, Харгрейв открыл дверь другим изобретателям и пионерам. Харгрейв посвятил большую часть своей жизни созданию летательного аппарата. Он страстно верил в открытое общение в научном сообществе и не патентовал свои изобретения. Вместо этого он тщательно публиковал результаты своих экспериментов, чтобы обеспечить взаимный обмен идеями с другими изобретателями, работающими в той же области, и ускорить совместный прогресс. К 1889 году он построил роторный двигатель, работающий на сжатом воздухе. Октав Шануте убедился, что многоплановые крылья более эффективны, чем моноплан, и представил конструкцию крыла с расчалоками и стойками, которая, в форме биплана, на десятилетия стала доминировать в конструкции самолетов. Даже прыжки с воздушными шарами начали приносить успех. В 1905 году Дэниел Мэлони был поднят на воздушном шаре в планере с тандемными крыльями, разработанном Джоном Монтгомери, на высоту 1219 метров, прежде чем был отпущен, спланировал и приземлился в заранее определенном месте в рамках масштабной публичной демонстрации воздушного полета в Санта-Кларе, Калифорния. Однако, после нескольких успешных полетов, во время подъема в июле 1905 года веревка от воздушного шара зацепила планер, и планер получил структурные повреждения после отпускания, что привело к гибели Мэлони.

The glider constructed with the help of Massia and flown briefly by Biot in 1879 was based on the work of Mouillard and was still bird like in form. It is preserved at the Musee de l'Air, France, and is claimed to be the earliest man carrying flying machine still in existence. In the last decade or so of the 19th century, a number of key figures were refining and defining the modern aeroplane. The Englishman Horatio Phillips made key contributions to aerodynamics. The German Otto Lilienthal and the American Octave Chanute worked independently on gliding flight. Lillienthal published a book on bird flight and went on, from 1891 to 1896, to construct a series of gliders, of various monoplane, biplane and triplane configurations, to test his theories. He made thousands of flights and at the time of his death was working on motor powered gliders. Phillips conducted extensive wind tunnel research on aerofoil sections, using steam as the working fluid. He proved the principles of aerodynamic lift foreseen by Cayley and Wenham and, from 1884, took out several patents on aerofoils. His findings underpin all modern aerofoil design. Phillips would later develop theories on the design of multiplanes, which he went on to show were unfounded. Starting in the 1880s, advances were made in construction that led to the first truly practical gliders. Four people in particular were active: John J. Montgomery, Otto Lilienthal, Percy Pilcher and Octave Chanute. One of the first modern gliders was built by John J. Montgomery in 1883; Montgomery later claimed to have made a single successful flight with it in 1884 near San Diego and Montgomery's activities were documented by Chanute in his book Progress in Flying Machines. Montgomery discussed his flying during the 1893 Aeronautical Conference in Chicago and Chanute published Montgomery's comments in December 1893 in the American Engineer & Railroad Journal. Short hops with Montgomery's second and third gliders in 1885 and 1886 were also described by Montgomery. Between 1886 and 1896 Montgomery focused on understanding the physics of aerodynamics rather than experiment with flying machines. Another hang glider had been constructed by Wilhelm Kress as early as 1877 near Vienna. Otto Lilienthal was known as the "Glider King" or "Flying Man" of Germany. He duplicated Wenham's work and greatly expanded on it in 1884, publishing his research in 1889 as Birdflight as the Basis of Aviation (Der Vogelflug als Grundlage der Fliegekunst). He also produced a series of gliders of a type now known as the hang glider, including bat wing, monoplane and biplane forms, such as the Derwitzer Glider and Normal soaring apparatus. Starting in 1891 he became the first person to make controlled untethered glides routinely, and the first to be photographed flying a heavier than air machine, stimulating interest around the world. He rigorously documented his work, including photographs, and for this reason is one of the best known of the early pioneers. He also promoted the idea of "jumping before you fly", suggesting that researchers should start with gliders and work their way up, instead of simply designing a powered machine on paper and hoping it would work. Lilienthal made over 2,000 glides until his death in 1896 from injuries sustained in a glider crash. Lilienthal had also been working on small engines suitable for powering his designs at the time of his death. Picking up where Lilienthal left off, Octave Chanute took up aircraft design after an early retirement and funded the development of several gliders. In the summer of 1896, his team flew several of their designs many times at Miller Beach, Indiana, eventually deciding that the best was a biplane design. Like Lilienthal, he documented his work and also photographed it, and was busy corresponding with like minded researchers around the world. Chanute was particularly interested in solving the problem of aerodynamic instability of the aircraft in flight, which birds compensate for by instant corrections, but which humans would have to address either with stabilizing and control surfaces or by moving the center of gravity of the aircraft, as Lilienthal did. The most disconcerting problem was longitudinal instability (divergence), because as the angle of attack of a wing increases, the center of pressure moves forward and makes the angle increase yet more. Without immediate correction, the craft will pitch up and stall. Much more difficult to understand was the relationship between lateral and directional control. In Britain, Percy Pilcher, who had worked for Maxim and had built and successfully flown several gliders during the mid to late 1890s, constructed a prototype powered aircraft in 1899 which, recent research has shown, would have been capable of flight. However, like Lilienthal he died in a glider accident before he was able to test it. Publications, particularly Octave Chanute's Progress in Flying Machines of 1894 and James Means' The Problem of Manflight (1894) and Aeronautical Annuals (1895–1897) helped bring current research and events to a wider audience. The invention of the box kite during this period by the Australian Lawrence Hargrave led to the development of the practical biplane. In 1894, Hargrave linked four of his kites together, added a sling seat, and flew 16 feet (5 m). By demonstrating to a sceptical public that it was possible to build a safe and stable flying machine, Hargrave opened the door to other inventors and pioneers. Hargrave devoted most of his life to constructing a machine that would fly. He believed passionately in open communication within the scientific community and would not patent his inventions. Instead, he scrupulously published the results of his experiments in order that a mutual interchange of ideas may take place with other inventors working in the same field, so as to expedite joint progress. By 1889, he had constructed a rotary engine driven by compressed air. Octave Chanute became convinced that multiple wing planes were more effective than a monoplane and introduced the "strut wire" braced wing structure which, with its combination of rigidity and lightness, would in the form of the biplane come to dominate aircraft design for decades to come. Even balloon jumping began to succeed. In 1905, Daniel Maloney was carried by balloon in a tandem wing glider designed by John Montgomery to an altitude of 4000 feet (1219 m) before being released, gliding down and landing at a predetermined location as part of a large public demonstration of aerial flight at Santa Clara, California. However, after several successful flights, during an ascension in July 1905, a rope from the balloon struck the glider, and the glider suffered structural failure after release, resulting in Maloney's death.

Белая голова

Густав Вейскопф был немцем, эмигрировавшим в США, где вскоре сменил имя на Уайтхед. С 1897 по 1915 год он проектировал и строил летательные аппараты и двигатели. 14 августа 1901 года Уайтхед заявил, что совершил управляемый полет с двигателем на своем моноплане № 21 в Фэрфилде, штат Коннектикут. Описание полета появилось в воскресном издании газеты "Бриджпорт Геральд" и было перепечатано в газетах по всему миру. Уайтхед заявил о еще двух полетах 17 января 1902 года, используя свой моноплан № 22. Он описал его как оснащенный двигателем с двумя тянущими винтами и управляемый изменением скорости вращения винтов и рулем направления. Он утверждал, что совершил полет по кругу. Заявления Уайтхеда игнорируются или отвергаются большинством авиационных историков, и хотя в марте 2013 года журнал Jane's All the World's Aircraft опубликовал редакционную статью, признающую полет Уайтхеда первым пилотируемым, управляемым полетом аппарата тяжелее воздуха, корпоративный владелец Jane's впоследствии открестился от этой статьи, заявив, что "статья отражает мнение г-на Джексона по данному вопросу, а не позицию IHS Jane's". Смитсоновский институт – один из тех, кто не признает, что Уайтхед совершил полет, о котором сообщалось.

Лэнгли

После выдающейся карьеры в астрономии и незадолго до того, как стать секретарем Смитсоновского института, Сэмюэл Пирпонт Лэнгли начал серьезное исследование аэродинамики в том, что сегодня является Питтсбургским университетом. В 1891 году он опубликовал «Эксперименты в аэродинамике», в которых подробно описал свои исследования, а затем приступил к созданию своих конструкций. Он надеялся достичь автоматической аэродинамической стабильности, поэтому уделял мало внимания управлению полетом. 6 мая 1896 года «Аэродром» № 5 Лэнгли совершил первый успешный продолжительный полет беспилотного летательного аппарата тяжелее воздуха значительных размеров. Он был запущен с пружинной катапульты, установленной на вершине плавучего дома на реке Потомак недалеко от Квантико, штат Вирджиния. В тот день было совершено два полета, один протяженностью , а второй – , на скорости около . В обоих случаях «Аэродром» № 5 приземлился в воду, как и планировалось, поскольку для экономии веса он не был оснащен шасси. 28 ноября 1896 года был совершён ещё один успешный полет с «Аэродрома» № 6. Этот полет, протяженностью , был засвидетельствован и сфотографирован Александром Грэмом Беллом. «Аэродром» № 6 фактически представлял собой сильно модифицированный «Аэродром» № 4. От оригинального самолета осталось так мало, что ему было присвоено новое обозначение. С успехами «Аэродрома» № 5 и № 6 Лэнгли начал искать финансирование для постройки полномасштабной пилотируемой версии своих конструкций. Подстегнутый испано-американской войной, правительство США выделило ему 50 000 долларов на разработку летательного аппарата для воздушной разведки. Лэнгли планировал построить увеличенную версию, известную как «Аэродром A», и начал с уменьшенной модели в масштабе ¼, которая дважды совершила полет 18 июня 1901 года, а затем снова с новым и более мощным двигателем в 1903 году. После того как базовая конструкция, по-видимому, была успешно испытана, он приступил к решению проблемы подходящего двигателя. Он заключил контракт со Стивеном Балзером на его постройку, но был разочарован, когда тот выдал только вместо ожидаемых . Помощник Лэнгли, Чарльз М. Мэнли, затем переработал конструкцию в пятицилиндровый радиальный двигатель с водяным охлаждением, который выдавал при 950 об/мин, что потребовало годы для повторения. Теперь, располагая и мощностью, и конструкцией, Лэнгли объединил их, возлагая большие надежды. К его разочарованию, получившийся самолет оказался слишком хрупким. Простое увеличение масштаба оригинальных небольших моделей привело к конструкции, которая была слишком слабой, чтобы удерживаться вместе. Два запуска в конце 1903 года оба закончились тем, что «Аэродром» немедленно упал в воду. Пилот, Мэнли, каждый раз был спасен. Кроме того, система управления самолетом была недостаточной для обеспечения быстрой реакции пилота, отсутствовал метод бокового управления, а аэродинамическая устойчивость «Аэродрома» была незначительной. В конечном итоге Смитсоновский институт отозвал это утверждение в 1928 году.

After a distinguished career in astronomy and shortly before becoming Secretary of the Smithsonian Institution, Samuel Pierpont Langley started a serious investigation into aerodynamics at what is today the University of Pittsburgh. In 1891, he published Experiments in Aerodynamics detailing his research, and then turned to building his designs. He hoped to achieve automatic aerodynamic stability, so he gave little consideration to in flight control. On 6 May 1896, Langley's Aerodrome No. 5 made the first successful sustained flight of an unpiloted, engine driven heavier than air craft of substantial size. It was launched from a spring actuated catapult mounted on top of a houseboat on the Potomac River near Quantico, Virginia. Two flights were made that afternoon, one of and a second of , at a speed of approximately On both occasions, the Aerodrome No. 5 landed in the water as planned, because in order to save weight, it was not equipped with landing gear. On 28 November 1896, another successful flight was made with the Aerodrome No. 6. This flight, of , was witnessed and photographed by Alexander Graham Bell. The Aerodrome No. 6 was actually Aerodrome No. 4 greatly modified. So little remained of the original aircraft that it was given a new designation. With the successes of the Aerodrome No. 5 and No. 6, Langley started looking for funding to build a full scale man carrying version of his designs. Spurred by the Spanish–American War, the U. S. government granted him $50,000 to develop a man carrying flying machine for aerial reconnaissance. Langley planned on building a scaled up version known as the Aerodrome A, and started with the smaller Quarter scale Aerodrome, which flew twice on 18 June 1901, and then again with a newer and more powerful engine in 1903. With the basic design apparently successfully tested, he then turned to the problem of a suitable engine. He contracted Stephen Balzer to build one, but was disappointed when it delivered only instead of the he expected. Langley's assistant, Charles M. Manly, then reworked the design into a five cylinder water cooled radial that delivered at 950 rpm, a feat that took years to duplicate. Now with both power and a design, Langley put the two together with great hopes. To his dismay, the resulting aircraft proved to be too fragile. Simply scaling up the original small models resulted in a design that was too weak to hold itself together. Two launches in late 1903 both ended with the Aerodrome immediately crashing into the water. The pilot, Manly, was rescued each time. Also, the aircraft's control system was inadequate to allow quick pilot responses, and it had no method of lateral control, and the Aerodromes aerial stability was marginal. The Smithsonian eventually retracted this claim in 1928.

Братья Райт

Братья Райт решили проблемы управления и тяги, с которыми сталкивались пионеры авиации. Они изобрели управление креном посредством деформации крыльев и объединили управление креном с одновременным управлением рысканием с помощью поворотного руля направления. Хотя деформация крыльев как средство управления креном использовалась лишь непродолжительное время в ранней истории авиации, инновация, заключающаяся в комбинировании управления креном и рысканием, стала фундаментальным шагом вперед в управлении полетом. Для управления тангажом братья Райт использовали передний горизонтальный стабилизатор (канар), еще один конструктивный элемент, который впоследствии устарел. Братья Райт провели тщательные испытания аэродинамических профилей в аэродинамической трубе и летные испытания полноразмерных планеров. Они не только построили работающий самолет, Wright Flyer, но и значительно продвинули науку авиационной техники. Они сосредоточились на управляемости беспилотных летательных аппаратов, прежде чем приступать к созданию самолета с двигателем. С 1900 по 1902 год они построили и испытывали серию из трех планеров. Первые два оказались гораздо менее эффективными, чем ожидали братья Райт, основываясь на экспериментах и трудах своих предшественников XIX века. Их планер 1900 года обеспечивал лишь около половины ожидаемой подъемной силы, а планер 1901 года работал еще хуже, пока импровизированные модификации не сделали его пригодным для эксплуатации. В поисках ответов братья Райт построили собственную аэродинамическую трубу и оснастили ее сложным измерительным прибором для расчета подъемной силы и сопротивления 200 различных моделей крыльев, которые они создали. В результате братья Райт исправили предыдущие ошибки в расчетах подъемной силы и сопротивления и использовали эти знания для постройки своего планера 1902 года, третьего в серии. Он стал первым пилотируемым летательным аппаратом тяжелее воздуха, который механически управлялся по всем трем осям: тангаж, крен и рыскание. Его новаторская конструкция также включала крылья с большим удлинением, чем у предыдущих планеров. Братья успешно испытывали планер 1902 года сотни раз, и он работал намного лучше, чем его предыдущие две версии. Для получения достаточной мощности для своего самолета Flyer братья Райт спроектировали и построили маломощный двигатель внутреннего сгорания. Используя данные аэродинамической трубы, они спроектировали и вырезали деревянные воздушные винты, которые были более эффективными, чем все предыдущие, что позволило им добиться достаточной производительности при низкой мощности двигателя. На конструкцию Flyer также повлияло стремление братьев Райт научиться безопасно летать без необоснованного риска для жизни и здоровья, а также сделать аварии менее опасными. Ограниченная мощность двигателя привела к низким скоростям полета и необходимости взлетать против ветра. Согласно Смитсоновскому институту и Международной федерации авиации (FAI), 17 декабря 1903 года братья Райт совершили первый устойчивый, управляемый, силовой пилотируемый полет на Kill Devil Hills, Северная Каролина, в 6 км к югу от Китти Хок, Северная Каролина. Первый полет Орвилла Райта, протяженностью 37 метров за 12 секунд, был запечатлен на знаменитой фотографии. В четвертом полете того же дня Уилбур Райт пролетел 260 метров за 59 секунд. Современный анализ профессора Фреда Э. К. Кулика и Генри Р. Рекса (1985) показал, что Wright Flyer 1903 года был настолько нестабильным, что его было почти невозможно управлять кому-либо, кроме братьев Райт, которые тренировались на планере 1902 года. Братья Райт продолжали разрабатывать свои летательные аппараты и летать в Хэффман Прери возле Дейтона, штат Огайо, в 1904–1905 годах. После аварии в 1905 году они перестроили Flyer III и внесли важные изменения в конструкцию. Они почти удвоили размер горизонтального стабилизатора и руля направления и переместили их примерно в два раза дальше от крыльев. Они добавили два неподвижных вертикальных киля (называемых "блинкерами") между горизонтальными стабилизаторами и придали крыльям небольшой двугранный угол. Они отсоединили руль направления от управления деформацией крыльев и, как и во всех последующих самолетах, поместили его на отдельный рычаг управления. Flyer III стал первым практичным самолетом (хотя и без колес и с использованием пускового устройства), летящим последовательно под полным контролем и безопасно возвращающим пилота в точку старта и приземляющимся без повреждений. 5 октября 1905 года Уилбур пролетел 39 километров за 39 минут 23 секунды. В конечном итоге братья Райт отказались от переднего горизонтального стабилизатора, а модель B 1910 года имела хвостовое оперение, которое к тому времени становилось стандартным. Согласно апрельскому выпуску журнала Scientific American за 1907 год, братья Райт обладали самыми передовыми знаниями в области навигации летательных аппаратов тяжелее воздуха в то время. Однако в том же выпуске журнала также утверждалось, что до его публикации в апреле 1907 года ни одного публичного полета в Соединенных Штатах не было совершено. Поэтому они учредили трофей Scientific American Aeronautic Trophy, чтобы стимулировать разработку летательного аппарата тяжелее воздуха.

The Wrights solved both the control and power problems that confronted aeronautical pioneers. They invented roll control using wing warping and combined roll with simultaneous yaw control using a steerable rear rudder. Although wing warping as a means of roll control was used only briefly during the early history of aviation, the innovation of combining roll and yaw control was a fundamental advance in flight control. For pitch control, the Wrights used a forward elevator (canard), another design element that later became outmoded. The Wrights made rigorous wind tunnel tests of airfoils and flight tests of full size gliders. They not only built a working powered aircraft, the Wright Flyer, but also significantly advanced the science of aeronautical engineering. They concentrated on the controllability of unpowered aircraft before attempting to fly a powered design. From 1900 to 1902, they built and flew a series of three gliders. The first two were much less efficient than the Wrights expected, based on experiments and writings of their 19th century predecessors. Their 1900 glider had only about half the lift they anticipated, and the 1901 glider performed even more poorly, until makeshift modifications made it serviceable. Seeking answers, the Wrights constructed their own wind tunnel and equipped it with a sophisticated measuring device to calculate lift and drag of 200 different model size wing designs they created. As a result, the Wrights corrected earlier mistakes in calculations of lift and drag and used this knowledge to construct their 1902 glider, third in the series. It became the first manned, heavier than air flying machine that was mechanically controllable in all three axes: pitch, roll and yaw. Its pioneering design also included wings with a higher aspect ratio than the previous gliders. The brothers successfully flew the 1902 glider hundreds of times, and it performed far better than their earlier two versions. To obtain adequate power for their engine driven Flyer, the Wrights designed and built a low powered internal combustion engine. Using their wind tunnel data, they designed and carved wooden propellers that were more efficient than any before, enabling them to gain adequate performance from their low engine power. The Flyer's design was also influenced by the desire of the Wrights to teach themselves to fly safely without unreasonable risk to life and limb, and to make crashes survivable. The limited engine power resulted in low flying speeds and the need to take off into a headwind. According to the Smithsonian Institution and Fédération Aéronautique Internationale (FAI), the Wrights made the first sustained, controlled, powered heavier than air manned flight at Kill Devil Hills, North Carolina, 4 mile (6 km) south of Kitty Hawk, North Carolina, on 17 December 1903. The first flight by Orville Wright, of 120 feet (37 m) in 12 seconds, was recorded in a famous photograph. In the fourth flight of the same day, Wilbur Wright flew 852 feet (260 m) in 59 seconds. Modern analysis by Professor Fred E. C. Culick and Henry R. Rex (1985) has demonstrated that the 1903 Wright Flyer was so unstable as to be almost unmanageable by anyone but the Wrights, who had trained themselves in the 1902 glider. The Wrights continued developing their flying machines and flying at Huffman Prairie near Dayton, Ohio, in 1904–05. After a crash in 1905, they rebuilt the Flyer III and made important design changes. They almost doubled the size of the elevator and rudder and moved them about twice the distance from the wings. They added two fixed vertical vanes (called "blinkers") between the elevators, and gave the wings a very slight dihedral. They disconnected the rudder from the wing warping control, and as in all future aircraft, placed it on a separate control handle. The Flyer III became the first practical aircraft (though without wheels and using a launching device), flying consistently under full control and bringing its pilot back to the starting point safely and landing without damage. On 5 October 1905, Wilbur flew 24 mile (39 km) in 39 minutes 23 seconds". Eventually the Wrights would abandon the foreplane altogether, with the Model B of 1910 instead having a tail plane in the manner which was by then becoming conventional. According to the April 1907 issue of the Scientific American magazine, the Wright brothers seemed to have the most advanced knowledge of heavier than air navigation at the time. However, the same magazine issue also claimed that no public flight had been made in the United States before its April 1907 issue. Hence, they devised the Scientific American Aeronautic Trophy in order to encourage the development of a heavier than air flying machine.

Первый практический самолет

После того как был осуществлён управляемый полёт, всё ещё требовались усовершенствования для создания практичного летательного аппарата для широкого применения. Период, предшествовавший Первой мировой войне, иногда называют пионерской эпохой авиации.

Надежная мощность

История раннего двигательного полета – это во многом история раннего двигателестроения. Братья Райт разработали собственные двигатели. Они использовали один полетный двигатель – четырехцилиндровый рядный с водяным охлаждением, пятью основными подшипниками и системой впрыска топлива. Аппарат Уайтхеда приводился в движение двумя двигателями его конструкции: наземным двигателем, вращавшим передние колеса для достижения скорости взлета, и ацетиленовым двигателем, приводящим в движение пропеллеры. Уайтхед был опытным механиком, и, как сообщается, он собирал средства на свой самолет, изготавливая и продавая двигатели другим авиаторам. Большинство ранних двигателей не обладали достаточной мощностью и надежностью для практического применения, и разработка усовершенствованных двигателей шла рука об руку с улучшениями в конструкции самих летательных аппаратов. В Европе, пионерский образец V8 двигателя Antoinette 8V Леона Левавассера, запатентованный в 1902 году, доминировал в авиации в течение нескольких лет после его представления в 1906 году, оснащая многие известные аппараты той эпохи. Включая в себя непосредственный впрыск топлива, испарительное водяное охлаждение и другие передовые особенности, он развивал около… Британский Green C.4 образца 1908 года следовал схеме Райта – четырехцилиндровый рядный двигатель с водяным охлаждением, но выдавал… Он приводил в движение многие успешные ранние самолеты, включая аппараты A. V. Roe. Также производились двигатели с оппозитным расположением цилиндров. Четырехцилиндровый водяной двигатель de Havilland Iris достиг…, но использовался мало, в то время как успешная двухцилиндровая конструкция Nieuport достигла… в 1910 году. 1909 год ознаменовался ростом значимости радиальных двигателей. Трехцилиндровый полурадиальный или вентиляторный двигатель Anzani 1909 года (также построенный в истинной радиальной форме с углом развала цилиндров 120°) развивал всего…, но был намного легче Antoinette и был выбран Луи Блерио для его перелета через Ла-Манш. Еще более радикальным был ряд вращающихся радиальных двигателей Gnôme братьев Сегуин, начиная с Gnome Omega – семицилиндрового вращающегося двигателя с воздушным охлаждением в 1906 году. В ротационном двигателе коленчатый вал крепится к фюзеляжу, а весь корпус двигателя и цилиндры вращаются вместе с пропеллером. Хотя этот тип был представлен еще в 1887 году Лоуренсом Харгрейвом, усовершенствования, внесенные в Gnome, создали прочную, относительно надежную и легкую конструкцию, которая произвела революцию в авиации и продолжала совершенствоваться в течение следующих десяти лет. Топливо подавалось в каждый цилиндр непосредственно из картера, что означало, что требовался только выпускной клапан. Более крупный и мощный девятицилиндровый, 80-сильный Le Rhône 9C был представлен в 1913 году и широко использовался в военной авиации. Рядные и V-образные двигатели оставались популярными, немецкая компания Mercedes выпускала серию шестицилиндровых моделей с водяным охлаждением. В 1913 году они представили высокоуспешную серию D. I.

The history of early powered flight is very much the history of early engine construction. The Wrights designed their own engines. They used a single flight engine, a water cooled four cylinder inline type with five main bearings and fuel injection. Whitehead's craft was powered by two engines of his design: a ground engine of which drove the front wheels in an effort to reach takeoff speed and a acetylene engine powering the propellers. Whitehead was an experienced machinist, and he is reported to have raised funds for his aircraft by making and selling engines to other aviators. Most early engines were neither powerful nor reliable enough for practical use, and the development of improved engines went hand in hand with improvements in the airframes themselves. In Europe, Léon Levavasseur's Antoinette 8V pioneering example of the V 8 engine format, first patented in 1902, dominated flight for several years after it was introduced in 1906, powering many notable craft of that era. Incorporating direct fuel injection, evaporative water cooling and other advanced features, it generated around
The British Green C.4 of 1908 followed the Wright's pattern of a four cylinder inline water cooled design but produced It powered many successful pioneer aircraft including those of A. V. Roe. Horizontally opposed designs were also produced. The four cylinder water cooled de Havilland Iris achieved but was little used, while the successful two cylinder Nieuport design achieved in 1910. 1909 saw radial engine forms rise to significance. The Anzani 3 cylinder semi radial or fan engine of 1909 (also built in a true, 120° cylinder angle radial form) developed only but was much lighter than the Antoinette, and was chosen by Louis Blériot for his cross Channel flight. More radical was the Seguin brothers' series of Gnôme rotary radial engines, starring with the Gnome Omega air cooled seven cylinder rotary engine in 1906. In a rotary engine, the crankshaft is fixed to the airframe and the whole engine casing and cylinders rotate with the propeller. Although this type had been introduced as long ago as 1887 by Lawrence Hargrave, improvements made to the Gnome created a robust, relatively reliable and lightweight design which revolutionised aviation and would see continuous development over the next ten years. Fuel was introduced into each cylinder direct from the crankcase meaning that only an exhaust valve was required. The larger and more powerful nine cylinder, 80 horsepower Le Rhône 9C rotary was introduced in 1913 and was widely adopted for military use. Inline and vee types remained popular, with the German company Mercedes producing a series of water cooled six cylinder models. In 1913, they introduced the highly successful D. I series.

Подъем и эффективность

Легкость и прочность биплана компенсируются неэффективностью, присущей размещению двух крыльев так близко друг к другу. Конструкции бипланов и монопланов соперничали друг с другом, и оба типа оставались в производстве к началу войны в 1914 году. Значительным, хотя и неудачным, достижением стал первый моноплан с цельнокровочным крылом (кантиливером). Antoinette Monobloc 1911 года имел полностью закрытую кабину и обтекаемые элементы шасси, но мощности его V-образного 8-цилиндрового двигателя было недостаточно для полета более чем на несколько футов. Более успешным оказался моноплан Депердуссина с расчалочным крылом, который выиграл первую гонку Schneider Trophy в 1913 году, пилотируемую Морисом Превостом, завершив 28 кругов трассы со средней скоростью. Также проводились эксперименты с трипланами, в частности, серия, построенная между 1909 и 1910 годами британским пионером А. В. Роем. Еще более радикальным был квадроплан с четырьмя крыльями, который появлялся редко. Экспериментировали и с многопланами, имевшими большое количество очень тонких крыльев, наиболее успешно – Горацио Филлипс. Его окончательный прототип подтвердил неэффективность и низкую производительность этой концепции. Также испытывались другие радикальные подходы к конструкции крыла. Шотландский изобретатель Александр Грэм Белл разработал клеточную октаэдрическую форму крыла, которая, как и многоплан, оказалась разочаровывающе неэффективной. Среди других малоудачных конструкций были ромбоидальное крыло Эдвардса, кольцевое крыло Ли Ричардса и различные варианты расположения крыльев друг за другом в тандеме. Многие из этих ранних экспериментальных форм были в принципе достаточно практичными и впоследствии получили повторное применение.

Стабильность и контроль

Ранние работы были сосредоточены главным образом на создании аппарата, достаточно стабильного для полета, но не смогли обеспечить полную управляемость, в то время как братья Райт пожертвовали стабильностью, чтобы сделать свой «Флайер» полностью управляемым. Для практического аппарата требуются и то, и другое. Хотя стабильность была достигнута в нескольких конструкциях, принципы не были полностью поняты, и прогресс был непоследовательным. Аилерон постепенно вытеснил деформацию крыла для поперечного управления, хотя конструкторы иногда, как в случае с Blériot XI, ненадолго возвращались к деформации крыла. Аналогично, все подвижные хвостовые поверхности уступили место фиксированным стабилизаторам с установленными на шарнирах поверхностями управления. Конфигурация с толкающим винтом ранних «Флайеров» братьев Райт была заменена конструкциями самолетов с тянущим винтом. Во Франции прогресс был относительно быстрым. 23 октября и 12 ноября 1906 года бразилец Альберто Сантос-Дюмон совершил публичные полеты во Франции на своем 14 bis. Этот двухплоскостной самолет с выраженным углом V крыла имел крыло в стиле Харгрейва с передним «бокскитом», который мог перемещаться и выполнять функции как руля высоты, так и руля направления. Его полет был первым полетом аппарата тяжелее воздуха с двигателем, подтвержденным Aéro Club de France, и он выиграл приз Deutsch Archdeacon за первый официально зарегистрированный полет протяженностью более чем в 21 час. Позже он установил первый мировой рекорд, признанный Международной федерацией авиации, пролетев за 21,5 секунды. У него не было поперечного управления, поэтому после этих полетов, в конце ноября, он добавил вспомогательные поверхности между крыльями в качестве примитивных аилеронов и совершил еще несколько полетов. В следующем году Луи Блерио совершил полет на Blériot VII, моноплане с тянущим винтом и полным трехосным управлением, использующим горизонтальные хвостовые поверхности в качестве объединенных рулей высоты и аилеронов. Его непосредственный потомок, Blériot VIII, в апреле 1908 года стал первым самолетом, объединившим узнаваемые элементы современной системы управления полетом. Там, где Горацио Филлипсу и Траяну Вуиа не удалось добиться успеха, Blériot создал первый практичный моноплан с тянущим винтом и положил начало тенденции во французской авиации. К 1909 году он довел эту конструкцию до такой степени, что Blériot XI смог пересечь Ла-Манш, а также внес другие улучшения, используя хвостовые поверхности только в качестве рулей высоты и деформацию крыла для поперечного управления. Еще одним проектом, появившимся в 1907 году, был биплан Voisin. Он не имел никаких средств поперечного управления и мог выполнять только плавные повороты, используя только руль направления, но в течение года Анри Фарман успешно его пилотировал, а 13 января 1908 года выиграл 50 000 франков в Гран-при авиации Deutsch de la Meurthe Archdeacon за то, что первым совершил официально зарегистрированный полет по замкнутому маршруту длиной 1 километр, включая взлет и посадку под собственной силой. Конструкции французского пионера Леона Левавассера лучше известны по названию компании Antoinette, которую он основал. Его Antoinette IV 1908 года был монопланом современной конфигурации, с хвостовым оперением и килем, каждый из которых имел подвижные поверхности управления, и аилеронами на крыльях. Аилероны были недостаточно эффективны, и на более поздних моделях их заменили деформацией крыла. В конце 1908 года братья Воазен продали самолет, заказанный Анри Фарманом, Ж. Т. К. Мур-Брабазону. Разгневанный Фарман построил свой собственный самолет, адаптировав конструкцию Voisin, добавив аилероны. После дальнейших модификаций хвостовых поверхностей и аилеронов Farman III стал самым популярным самолетом, продававшимся с 1909 по 1911 год, и был широко имитирован. В Великобритании американский эмигрант Сэмюэл Коди в 1908 году пилотировал самолет, похожий по компоновке на «Флайер» братьев Райт, с хвостовым оперением и большим передним рулем высоты. В 1910 году улучшенная модель, оснащенная межкрыльными аилеронами, выиграла соревнование Кубка Мишлена, а второй самолет в стиле Фарман Джеффри де Гавилленда имел аилероны на верхнем крыле и стал Royal Aircraft Factory F. E.1. Bristol Boxkite, копия Farman III, производился в больших количествах. В США Гленн Кертисс сначала летал на AEA June Bug, а затем на Golden Flyer, который в 1910 году совершил первую посадку и взлет с палубы корабля. Тем временем сами братья Райт также боролись с проблемой достижения как стабильности, так и управляемости, продолжая экспериментировать с передним крылом, прежде чем сначала добавить второе небольшое крыло в хвостовой части, а затем окончательно удалить переднее крыло. В 1910 году они представили двухместную модель B и лицензировали ее производство в 1911 году как Burgess Model F.

Early work had focused primarily on making a craft stable enough to fly but failed to offer full controllability, while the Wrights had sacrificed stability in order to make their Flyer fully controllable. A practical aircraft requires both. Although stability had been achieved by several designs, the principles were not fully understood and progress was erratic. The aileron slowly replaced wing warping for lateral control although designers sometimes, as with the Blériot XI, returned briefly to wing warping. Similarly, all flying tail surfaces gave way to fixed stabilizers with hinged control surfaces attached. The canard pusher configuration of the early Wright Flyers was supplanted by tractor propeller aircraft designs. In France, progress was relatively rapid. On October 23 and November 12, 1906, the Brazilian Alberto Santos Dumont made public flights in France with his 14 bis. A canard pusher biplane with pronounced wing dihedral, it had a Hargrave style box cell wing with a forward mounted "boxkite" assembly which was movable to act as both elevator and rudder. His flight was the first made by a powered heavier than air machine to be verified by the Aéro Club de France, and won the Deutsch Archdeacon Prize for the first officially observed flight of more than It later set the first world record recognized by the Federation Aeronautique Internationale by flying in 21.5 seconds. It had no lateral control, so after these flights, in late November, he added auxiliary surfaces between the wings as primitive ailerons, and made a few more flights. The next year Louis Blériot flew the Blériot VII, a tractor monoplane with full three axis control using the horizontal tail surfaces as combined elevators and ailerons. Its immediate descendant, the Blériot VIII, was the very first airframe to bring together the recognizable elements of the modern aircraft flight control system in April 1908. Where Horatio Phillips and Traian Vuia had failed, Blériot's was the first practical tractor monoplane and marked the start of a trend in French aviation. By 1909, he had developed this configuration to the point where the Blériot XI was able to cross the English Channel, among other refinements using the tail surfaces only as elevators and using wing warping for lateral control. Another design that appeared in 1907 was the Voisin biplane. This lacked any provision for lateral control, and could only make shallow turns using only rudder control, but was flown with increasing success during the year by Henri Farman, and on 13 January 1908 he won the 50,000 francs Deutsch de la Meurthe Archdeacon Grand Prix de l'Aviation for being the first aviator to complete an officially observed 1 kilometre closed circuit flight, including taking off and landing under the aircraft's own power. The designs of the French pioneer Léon Levavasseur are better known by the name of the Antoinette company which he founded. His Antoinette IV of 1908 was a monoplane of what is now the conventional configuration, with tailplane and fin each bearing movable control surfaces, and ailerons on the wings. The ailerons were not sufficiently effective and on later models were replaced by wing warping. At the end of 1908, the Voisin brothers sold an aircraft ordered by Henri Farman to J. T. C. Moore Brabazon. Angered, Farman built his own aircraft, adapting the Voisin design by adding ailerons. Following further modifications to the tail surfaces and ailerons, the Farman III became the most popular aeroplane sold between 1909 and 1911, and was widely imitated. In Britain, the American expatriate Samuel Cody flew an aircraft similar in layout to the Wright flyer in 1908, incorporating a tailplane as well as a large front elevator. In 1910, an improved model fitted with between wing ailerons won the Michelin Cup competition, while Geoffrey de Havilland's second Farman style aircraft had ailerons on the upper wing and became the Royal Aircraft Factory F. E.1. The Bristol Boxkite, a copy of the Farman III, was manufactured in quantity. In the USA Glenn Curtiss had flown first the AEA June Bug and then his Golden Flyer, which in 1910 achieved the first naval deck landing and takeoff. Meanwhile, the Wrights themselves had also been wrestling with the problem of achieving both stability and control, experimenting further with the foreplane before first adding a second small plane at the tail and then finally removing the foreplane altogether. They announced their two seat Model B in 1910 and licensed it for production in 1911 as the Burgess Model F.

Многие другие, более радикальные схемы были опробованы, и лишь немногие из них показали хоть какие-то перспективы. В Соединенном Королевстве Дж. В. Данн разработал серию бесхвостых самолетов с толкающим винтом, имеющих крылья со стреловидностью и конической верхней поверхностью. Его D.5, двухплоскостной самолет, совершил полет в 1910 году и оказался полностью стабильным. Данн сознательно избегал полного трехосного управления, разработав вместо этого систему, которая была проще в эксплуатации и которую он считал гораздо более безопасной на практике. Система Данна не получила широкого распространения. Его бесхвостая конструкция достигла своего пика с D.8, который производился по лицензии во Франции компанией Nieuport и в США как Burgess Dunne, однако британская армия отклонила его как непрактичный военный самолет, поскольку он был слишком стабильным и, следовательно, недостаточно маневренным в бою, поскольку Данн был офицером армии.

Гидросамолеты

В 1901 году в Австрии Вильгельму Крессу не удается взлететь на своем маломощном Drachenflieger – гидросамолете с двумя алюминиевыми поплавками и тремя крыльями, расположенными в тандемной схеме. В 1910 году во Франции Анри Фабр совершает первый полет на гидросамолете Hydravion. Это был моноплан с двухплоскостным предкрылком и тремя короткими поплавками в схеме трицикла. В 1912 году первый в мире гидросамолетный авианосец, французский фрегат "Фудре", принимает на борт свой первый плавучий самолет – Voisin Canard. Одной из проблем ранних гидросамолетов была тенденция к возникновению присоса между водой и самолетом при увеличении скорости, что удерживало самолет на воде и затрудняло взлет. Британский конструктор Джон Сирил Порт изобрел способ решения этой проблемы, предложив разместить ступеньку на нижней части фюзеляжа для разрушения присоса, и эта разработка была применена в Curtiss Model H 1914 года.

Военное применение

В 1909 году самолеты оставались хрупкими и малопригодными для практического использования. Ограниченная мощность двигателей означала, что полезная нагрузка была крайне невелика. Основные конструкции и материалы планера в основном состояли из твердых пород дерева или стальных труб, усиленных стальной проволокой и обтянутых льняной тканью, пропитанной легковоспламеняющимся составом для придания жесткости и герметизации. Необходимость снижения веса делала большинство самолетов структурно уязвимыми, и они нередко разрушались в полете, особенно при выполнении резких маневров, таких как выход из крутого пикирования, что могло потребоваться в бою. Тем не менее, эти развивающиеся летательные аппараты признавались не просто игрушками, а оружием, находящимся в разработке. В 1909 году итальянский штабной офицер Джулио Дуэ отмечал:
«Небо вскоре станет еще одним полем битвы, не менее важным, чем поля сражений на суше и на море. Чтобы завоевать господство в воздухе, необходимо лишить врага всех средств полета, нанося удары по нему в воздухе, по его базам или производственным центрам. Нам лучше привыкнуть к этой мысли и подготовиться к ней». Джулио Дуэ (итальянский штабной офицер), 1909

Впервые с самолета были сброшены ракеты, когда лейтенант армии США Пол У. Бек сбросил мешки с песком, имитирующие бомбы, над Лос-Анджелесом, Калифорния. Самолеты впервые были использованы в военных целях во время итало-турецкой войны 1911–1912 годов. Первое боевое применение состоялось 23 октября 1911 года, когда капитан Карло Пьяцца совершил полет недалеко от Бенгази на Blériot XI. Первая воздушная бомбардировка последовала вскоре после этого, 1 ноября, когда второй лейтенант Джулио Гавотти сбросил четыре бомбы на две базы, удерживаемые турками. Первый фоторазведывательный полет состоялся в марте 1912 года, также под управлением капитана Пьяцца. Некоторые типы, разработанные в этот период, использовались в военной службе во время Первой мировой войны или даже на протяжении всей ее продолжительности. К ним относятся Etrich Taube 1910 года, Fokker Spin 1911 года, Royal Aircraft Factory BE.2, Sopwith Tabloid/Schneider и различные устаревшие типы, которые использовались для обучения пилотов. Сикорский «Илья Муромец» (также известный как Sikorsky S 22) был первым четырехмоторным самолетом, поступившим в серийное производство, и самым большим самолетом своего времени; прототип совершил первый полет в 1913 году, незадолго до начала войны. Этот тип впоследствии использовался как в качестве бомбардировщика, так и в транспортных целях.

Вертолеты

Ранние работы по двигательному роторному подъему были продолжены более поздними исследователями, независимо от разработки самолетов с фиксированным крылом. В XIX веке во Франции было создано объединение для сотрудничества в разработке вертолетов, которых было множество. В 1863 году Густав де Понтон д’Амэкур построил модель, используя известные встречно вращающиеся роторы. Первоначально приводимый в действие паром, он потерпел неудачу, но механическая версия смогла летать. Другие конструкции, охватывающие широкий спектр форм, включали Поме и Де ла Поз (1871), Пено, Аченбах (1874), Диуаид (1887), Меликофф (1877), Форланини (1877), Кастель (1878) и Дандриё (1878–79). Из них паровой двигатель Форланини пролетел 20 секунд, достигнув высоты, а резиномоторная модель Дандриё также совершила полет. Отец Хирама Максима задумал вертолет, приводимый в действие двумя встречно вращающимися роторами, но не смог найти достаточно мощный двигатель для его постройки. Сам Хирам в 1872 году набросал планы вертолета, прежде чем переключить свое внимание на полеты с фиксированным крылом. В 1907 году французский Breguet Richet Gyroplane No. 1 взлетел в испытательном полете с тросом, став первым пилотируемым вертолетом, поднявшимся с земли. Он поднялся примерно на и завис в воздухе в течение минуты. Однако полет оказался крайне неустойчивым. Через два месяца, в Лисену, Франция, Поль Корню совершил первый свободный полет на пилотируемом летательном аппарате с несущим винтом на своем вертолете Cornu, поднявшись на и оставаясь в воздухе в течение 20 секунд.